第二节糖类结构.
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第二节 糖类的结构与性质
一、单糖的结构与性质
二、低聚糖
三、多糖
四、糖类的测定方法
复习
碳水化合物也叫糖类(天然有机物) 维持动植物 的生命
nCO2 + nH2O + 太阳能
纺织、造纸、食品 工业部门的重要原料
叶绿素 Cn(H2O)m +nO2
糖在生物体内的代谢——逆过程（生命的能源） “万物生长靠太阳！” 通式Cm(H2O)n，因而取名为碳水化合物。 1、定义：是一类多羟基醛或多羟基酮以及水解可 生成多羟基醛或多羟基酮的化合物。
★ ★“氧环式”结构的表达——哈武斯环状透视结构式 O OH H H H C H 顺时针 CHO OH 转成水平 HOCH2 H H HO HO OH H OH H H OH H 5 CH2 OH 变曲成 H OH OH CHO 环状形式 4 CH2OH H OH
H CH2 OH
H OH H
HO
1
③用Br2-H2O氧化，得到一个羧酸 ④将②中得到的α-羟基腈水解，在用强烈的还原剂还原 得到正庚酸。 证明碳架为直链
CHO
HO
CH
CN
COOH
正庚酸 COOH
(CHOH)4 HCN (CHOH) H2O (CHOH) HI/P (CH ) 4 5 2 5
CH2OH CH2OH CH2OH 己醛糖 CH3
2、分类：按是否水解及水解产物不同分为三大类 碳水 化合物
单糖是构成低聚糖和多糖的基本单位
丙糖 丁糖 醛糖 按所含羰基的类型 按含碳原子的数目 戊糖 酮糖 己糖 一）、单糖的结构和命名 CHO 1、命名 H OH H HO CHO H CHO CHO (2R,3S,4R,5R)-2,3,4,5,6五羟基己醛 OH CHO H OH H OH HO H H OH OH DH （ + ）葡萄糖 CH OH HO OH H H 2 OH CH H OH H OH 2 H O OH H OH CH2OH CH2OH HO H CH2OH (3S,4R,5R)-1,3,4,5,6CH2OH 五羟基-2-己酮 H OH D木糖 核糖 D-苏阿糖 D-赤藓糖 H D-OH D（-）果糖 CH2OH
CH2OH CH2OH CH2OH CH2OH
天然葡萄糖 D-(+)-葡糖
L-(-)-葡糖
3、葡萄糖“氧环式” 结构的确定 放置 比旋光度: +113° (1) 变旋光现象 放置 比旋光度: +17.5° 几个问题: +52 ．7° +52 ．7°
溶液的比旋光度随着时间变化(逐渐增大或减小)， 最后达到恒定值, 这种现象叫做变旋光现象。 (2) 葡萄糖的水溶液不与NaHSO3 发生加成； 葡萄糖 + 甲醇(一分子)生成醚键 。 (3)在葡萄糖的IR、1HNMR谱中找不到醛基的特征峰值！ 说明了——不具有独立的醛基特征。 如何解释上述现象？开链式结构无法回答！
提出——环状半缩醛结构 HO ＊ H C
苷原子 1 O C
苷羟基
H
OH
HO H H H O OH
2 OH H 动态平衡 HO 3 H H H 4 OH 5 OH
H ＊ OH C
OH
HO H O
H
H
OH
6 CH2OH CH2OH CH2OH α-D-(+)葡萄糖 开链式 β -D-(+)-葡萄糖 ~36% β-D-(+)~64% 葡萄糖 0.01% α-D-(+)葡萄糖 0 0 [α]D=+112 平衡混合的比旋光度=+52.7[β]D=+19
结论：直链、一个醛基、五个羟基
——链型的醛式的碳架结构 2、构型的确定 德国化学家费舍尔（E.Fischer）通过一系列化学反应 确定了4个手性碳的构型。（1902年获诺贝尔奖） D-（+）-葡萄糖——开链式的表示（菲舍尔投影式）
O CHO △ CHO C H OH H ＊ OH HO HO ＊ H OH H ＊ OH OH H ＊ OH CH2OH CH2OH CH2OH 单糖的构型 : 以甘油醛为标准来确定 —— 或L葡萄糖 天然葡萄糖也可称为 : (2R, 3S, 4R, 5R) -D (+) CHO CHO D-(+)-甘油醛 L-(-)-甘油醛 OH HO CHO OH CHO HO HO OH H HO OH HO H OH
O OH
3
2
H
OH
HO
H
H
旋转C4-C5键
CH2OH
OH
H
4
5
CH2 OH
H OH H
O H
1 2
β-D-(+)-葡萄糖
H
HO
OH
3
OH
HO
H OH H
CH=O
α-D-(+)-葡萄糖
H
OH
H
OH
练习：写出α-D-(+)-葡萄糖、β- D-(+)-葡萄糖的 哈武斯结构式 CH OH
H
4 5
CH2 OH
一、 单糖结构与性质
二）、葡萄糖链状结构的确定 1、构造式的确定 由元素定量分析和式量确定分子式：C6H12O6 ①与5mol醋酸酐反应 ——含5个羟基 C6H12O6 + 5Ac2O → C6H7O(OOCCH3)5 + 5CH3COOH ②与H2NOH或HCN反应，形成一元肟或一元α-羟基腈 C6H12O6 + H2NOH → C5H12O5(C=NOH) +H2O 说明分子中有一个醛基 说明分子中有一个羰基
O H
1 2
HO
3
OH
HO HO
CH2OH O OH CH2OH OH
H
α-D-(+)-葡萄糖
H CH2 OH
H OH H
O OH
OH
HO
H
HO HO
O
H
OH
OH
OH
β-D-(+)-葡萄糖
★三）、单糖的物理化学性质 羰基 羟基 氧化、还原，可与HCN、H2NOH、苯肼 可以成醚和酯，苷羟基还具有特殊性质。
H OH H
O H
1 2
H
2
O OH
HO
3
OH
HO
H OH H
H
H
OH
O
H
OH
练习：写出D-(+)-吡喃葡萄糖的开链式、哈武斯式 CH2OH △ CH OH
2
H
O H CHOH OH H
HO
O OH OH OH
HO H OH
Baidu Nhomakorabea
★ ★ “氧环式”结构的表达——“构象式”
H
4 5
CH2 OH
H OH H
H HO H H
O CH2OH C H O OH 葡萄糖 果糖 HO H H H OH OH 分子式：C6H12O6 H OH OH CH2OH CH2OH 单糖——不能水解的最简单的糖 溶于水，有甜味。 低聚糖——每分子可水解为2~10个单糖分子 多数不溶于水，无甜味。 多糖——能水解产生大量的单糖分子
一、单糖的结构与性质
二、低聚糖
三、多糖
四、糖类的测定方法
复习
碳水化合物也叫糖类(天然有机物) 维持动植物 的生命
nCO2 + nH2O + 太阳能
纺织、造纸、食品 工业部门的重要原料
叶绿素 Cn(H2O)m +nO2
糖在生物体内的代谢——逆过程（生命的能源） “万物生长靠太阳！” 通式Cm(H2O)n，因而取名为碳水化合物。 1、定义：是一类多羟基醛或多羟基酮以及水解可 生成多羟基醛或多羟基酮的化合物。
★ ★“氧环式”结构的表达——哈武斯环状透视结构式 O OH H H H C H 顺时针 CHO OH 转成水平 HOCH2 H H HO HO OH H OH H H OH H 5 CH2 OH 变曲成 H OH OH CHO 环状形式 4 CH2OH H OH
H CH2 OH
H OH H
HO
1
③用Br2-H2O氧化，得到一个羧酸 ④将②中得到的α-羟基腈水解，在用强烈的还原剂还原 得到正庚酸。 证明碳架为直链
CHO
HO
CH
CN
COOH
正庚酸 COOH
(CHOH)4 HCN (CHOH) H2O (CHOH) HI/P (CH ) 4 5 2 5
CH2OH CH2OH CH2OH 己醛糖 CH3
2、分类：按是否水解及水解产物不同分为三大类 碳水 化合物
单糖是构成低聚糖和多糖的基本单位
丙糖 丁糖 醛糖 按所含羰基的类型 按含碳原子的数目 戊糖 酮糖 己糖 一）、单糖的结构和命名 CHO 1、命名 H OH H HO CHO H CHO CHO (2R,3S,4R,5R)-2,3,4,5,6五羟基己醛 OH CHO H OH H OH HO H H OH OH DH （ + ）葡萄糖 CH OH HO OH H H 2 OH CH H OH H OH 2 H O OH H OH CH2OH CH2OH HO H CH2OH (3S,4R,5R)-1,3,4,5,6CH2OH 五羟基-2-己酮 H OH D木糖 核糖 D-苏阿糖 D-赤藓糖 H D-OH D（-）果糖 CH2OH
CH2OH CH2OH CH2OH CH2OH
天然葡萄糖 D-(+)-葡糖
L-(-)-葡糖
3、葡萄糖“氧环式” 结构的确定 放置 比旋光度: +113° (1) 变旋光现象 放置 比旋光度: +17.5° 几个问题: +52 ．7° +52 ．7°
溶液的比旋光度随着时间变化(逐渐增大或减小)， 最后达到恒定值, 这种现象叫做变旋光现象。 (2) 葡萄糖的水溶液不与NaHSO3 发生加成； 葡萄糖 + 甲醇(一分子)生成醚键 。 (3)在葡萄糖的IR、1HNMR谱中找不到醛基的特征峰值！ 说明了——不具有独立的醛基特征。 如何解释上述现象？开链式结构无法回答！
提出——环状半缩醛结构 HO ＊ H C
苷原子 1 O C
苷羟基
H
OH
HO H H H O OH
2 OH H 动态平衡 HO 3 H H H 4 OH 5 OH
H ＊ OH C
OH
HO H O
H
H
OH
6 CH2OH CH2OH CH2OH α-D-(+)葡萄糖 开链式 β -D-(+)-葡萄糖 ~36% β-D-(+)~64% 葡萄糖 0.01% α-D-(+)葡萄糖 0 0 [α]D=+112 平衡混合的比旋光度=+52.7[β]D=+19
结论：直链、一个醛基、五个羟基
——链型的醛式的碳架结构 2、构型的确定 德国化学家费舍尔（E.Fischer）通过一系列化学反应 确定了4个手性碳的构型。（1902年获诺贝尔奖） D-（+）-葡萄糖——开链式的表示（菲舍尔投影式）
O CHO △ CHO C H OH H ＊ OH HO HO ＊ H OH H ＊ OH OH H ＊ OH CH2OH CH2OH CH2OH 单糖的构型 : 以甘油醛为标准来确定 —— 或L葡萄糖 天然葡萄糖也可称为 : (2R, 3S, 4R, 5R) -D (+) CHO CHO D-(+)-甘油醛 L-(-)-甘油醛 OH HO CHO OH CHO HO HO OH H HO OH HO H OH
O OH
3
2
H
OH
HO
H
H
旋转C4-C5键
CH2OH
OH
H
4
5
CH2 OH
H OH H
O H
1 2
β-D-(+)-葡萄糖
H
HO
OH
3
OH
HO
H OH H
CH=O
α-D-(+)-葡萄糖
H
OH
H
OH
练习：写出α-D-(+)-葡萄糖、β- D-(+)-葡萄糖的 哈武斯结构式 CH OH
H
4 5
CH2 OH
一、 单糖结构与性质
二）、葡萄糖链状结构的确定 1、构造式的确定 由元素定量分析和式量确定分子式：C6H12O6 ①与5mol醋酸酐反应 ——含5个羟基 C6H12O6 + 5Ac2O → C6H7O(OOCCH3)5 + 5CH3COOH ②与H2NOH或HCN反应，形成一元肟或一元α-羟基腈 C6H12O6 + H2NOH → C5H12O5(C=NOH) +H2O 说明分子中有一个醛基 说明分子中有一个羰基
O H
1 2
HO
3
OH
HO HO
CH2OH O OH CH2OH OH
H
α-D-(+)-葡萄糖
H CH2 OH
H OH H
O OH
OH
HO
H
HO HO
O
H
OH
OH
OH
β-D-(+)-葡萄糖
★三）、单糖的物理化学性质 羰基 羟基 氧化、还原，可与HCN、H2NOH、苯肼 可以成醚和酯，苷羟基还具有特殊性质。
H OH H
O H
1 2
H
2
O OH
HO
3
OH
HO
H OH H
H
H
OH
O
H
OH
练习：写出D-(+)-吡喃葡萄糖的开链式、哈武斯式 CH2OH △ CH OH
2
H
O H CHOH OH H
HO
O OH OH OH
HO H OH
Baidu Nhomakorabea
★ ★ “氧环式”结构的表达——“构象式”
H
4 5
CH2 OH
H OH H
H HO H H
O CH2OH C H O OH 葡萄糖 果糖 HO H H H OH OH 分子式：C6H12O6 H OH OH CH2OH CH2OH 单糖——不能水解的最简单的糖 溶于水，有甜味。 低聚糖——每分子可水解为2~10个单糖分子 多数不溶于水，无甜味。 多糖——能水解产生大量的单糖分子