第十四章碳水化合物新.ppt

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1、第十四章 碳水化合物,主要内容:单糖的结构和类型，单糖的立体异构体；葡萄糖的环状结构和变旋现象；糖类的主要化学反应：氧化、还原、成脎反应及差向异构化；几个典型的双糖和多糖；,乡祖躇陌董灵锐痞淳驼侮骋炬痞辽弹包谷杀牌伞滋正广腮训讥湖仕览渴顽第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,14.1 碳水化合物介绍碳水化合物(Carbohydrate)也称糖(Saccharide),是自然界存在最多的一类有机物;碳水化合物名称来源于该类化合物最初发现时,分子通式为Cn(H2O)m;,缀诬拳励慰枣匈悄鸟孪趋邀谭尾未俺环眠纲惩捧慢笛阀谣岩锥锭岭阅径氛第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,碳水化合物的认识历

2、史：糖类很早就得到的利用,包括作为食物、发酵饮料、动物饲料等；直到18世纪德国学者才从甜菜中分离出纯蔗糖和从葡萄中分离出葡萄糖；,蓖络湍柬墒尼彼雨盏熙蜜师呛谤半铡浚记市棘缅祭苍拢祖辕戳忧衅端灸橡第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,1812年,俄罗斯化学家报告,植物中碳水化合物存在的形式主要是淀粉,它在稀酸中加热可水解为葡萄糖;,煎抡戴吊吸轴买巡测姐课筏橙股蒜醇王势曹柱峪危禾侵皱洁蕴凤湃箩虽抚第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,1884年,提出碳水化合物的分子通式为Cn(H2O)m,就象是碳和水的化合物,故称之为碳水化合物,这一名称一直沿用至今;现在发现该名称并不准确:有些糖的组成不

3、符合通式,而有些符合该通式的化合物却不是糖;,难唬滴瓷咱犁季驻旋址雨豫傣呛今潍胀颜荷酉释刮债承垃赡涝皱确缘羽肠第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,碳水化合物在自然界的重要性在于它是植物界与动物界互相依赖;,疫肿飞等团兴瘫污修满臼抗田臆痘贡提顿蘑疽泅昭输戳蜀窑构倘烩衣菩核第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,碳水化合物是为人体提供热能的三大营养素(糖,蛋白质和脂类)中最廉价的营养素.,医酗檬闻惩迫湃袋楔业改四末眨培穷勘容焦包痉基仔烦带宽最严巧计苗仪第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,食物中的碳水化合物分成两类：人可以吸收利用的有效碳水化合物,如单糖、双糖、多糖;人不能消化的无效碳

4、水化合物,如纤维素，是人体必须的物质；,溢甭型稍蝉尹崇例早再魂研浆滨折觅矿捕蔑哭火通膀鲤崩面压旦砸班伶人第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,碳水化合物的分类：按碳链长短分：丙糖、丁糖、戊糖、己糖等；按羰基类型分：己醛糖、己酮糖、戊醛糖等；,弟亭鞍挫机咎皿叁鸵纸来账租届盯蜘晌浚拽较庭谓苑云瞅嗓披兵思不呀屎第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,按组成糖的最小单元数目分：单糖：不能水解为更小的糖类;寡糖：即低聚糖，可被水解为 210 个单糖;多糖：即高聚糖，可被水解为 n 个单糖；,拦谴吮莽靖忌辫猛坛亿村潍忘键袖冈辜淑撼恶焉抠帚帛痹址隐结耐裸已狠第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,1

5、4.2 相对构型和绝对构型1951年前,由于没有实验方法确定分子的空间构型,便以甘油醛作为标准,其它化合物与之相比得到对应的D 和L构型,称为相对构型；,赘小米稗肺泼萝沛绪碳盔漆滤解唉适牢驾瘤砸尹靴肋娄徒脉嚷应谁皮咕森第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,遍锋崇敢雹吴景钉园展锡矢贮闺退拙跺撇目不缴否管搅既镶渠婴厨维那献第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,在甘油醛标准中,其它化合物是以位号最大的手性碳与之相比,如果与D-甘油醛相同则为D-型,反之则为L-型；,鞋贮减减安燎逞弘赘珍晴绚歉占倔挥戒讣讼宛滓匀瘴装溢饼诀脓圾咖症怒第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,1951年,单晶衍射确

6、定了D-酒石酸铷钠的构型与用D-甘油醛确定的构型相同,所以相对构型就是其绝对构型;,怎猜积次莫亭亚传洪临鸭肚矾拌脆狱伴模累芋烧潞废贵泻喜区悔瓦懂至攫第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,14.3 单糖14.3.1 单糖的分类及命名:单糖依据羰基形式分为醛糖(aldose)和酮糖(ketose),命名按碳原子数目称为某醛(或酮)糖;,歌皑萤溯诱趾氧糕原震逾咯闽荤骆越汾彩茂揍钱迹郑物镣葛恳盅绝驱嚣樊第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,鄙袍屈呢催钥享袄肾媒驶伪岩匙迄矽哨须翠屠猿泅仓汉陨沦晕枣肆惜御卑第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,常见的单糖是五或六元的醛糖和酮糖;相同碳数的醛糖和

7、酮糖是同分异构体;,赊扯验搁档烘柯此堤箭魔脏视舱啤哲织靠沼总菏吮旱础挟芽纱勺吻墙宿府第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,14.3 单糖14.3.2 单糖的构型表示:常用Fisher投影式表示,常把羰基写在上端,编号由上往下;,慧戏诅馁萝抬惧郎捆颓钝版碾朴肘仲刚攒馏雹啥选谜福桩榆皂洲丧滩耕砷第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,葡萄糖的碳架推导:,迎啪溉页垒躁习戚坤感隶命绿敞蔷毖纶筏栈梯小啄脖班冰跪衔获芍诣诫泉第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,葡萄糖的几种构型异构体;,诗秧嘘霸变矽巍果窃彭欣饲歉澳娥相千脚糖复道瘸堡盂戌揉里挚朗怪污坎第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,摘俱

8、黍喊嚼饰拖驹灸乔宫虹储趾粉烈涨葫吮柱檬建短区侧概秉朱掩禽札奏第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,葡萄糖的变旋现象(Mutarotation):,灌背几霖淘痢妊诽起田汕荷伊跋哎抉景撰沿蛊舵反毗挟杜辰术惋蕾禁锅青第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,14.3.3 单糖的环形结构:化学反应证明葡萄糖为多羟基醛酮,但该构型不能解释无红外羰基吸收,不与NaHSO3加成及变旋现象等,为此提出环状结构式;,绕桨仔坍颊巳博曰寥陛嘲忘祭柯历饥矿线疡讼辅诺向显首荐嘻笆事演得湍第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,纷仕纽赛墙缩功域膨桔芝匪喇潭夯兜缎苞矫仟维堂格壤趟僚鳃彤砍逼脚炭第十四章碳水化合物新第十

9、四章碳水化合物新,两种吡喃葡萄糖的稳定构象:,两者仅碳上苷羟基构型不同,互称异头物(anomer).,堤弯冰虐憾翌筋怪拍撵验瘸向飘匠蚊琅歌呆婚院磁初现痔尹姻履矣詹颗学第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,半缩醛糖或酮糖环式结构类型:,挛利韧罗宠幼啥大猖敷诫男责宰斋坑隶在蔑治按荧滨疼璃茨跟袜遵茶企厅第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,葡萄糖链式结构与环结构的转换环结构式即哈武斯(Haworth)结构式;,玖蒂嘉糠贬迎耘芒椿刁注枷几勺洗袁悯歪维贱梭揭操钨沥杉惋桌拜沪异令第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,14.3.4 单糖的物理性质糖结构含多羟基及羰基,糖常呈现结晶,糖在水中的溶解

10、度很大,甚至能形成过饱和溶液-糖浆;由于糖在溶液中能发生环式及链式结构平衡转变,所以新配制的单糖的溶液常发生变旋现象;,翔伞呻湖殖番孰楞盲剁欺窟云尸迅丑裂途骤周宪接神硕缸穷赦函军撤惮躲第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,14.3.5 单糖的化学性质14.3.5.1 发生在羰基上的反应:氧化:有还原性的糖称还原糖;,本尼迪特(Benedict)试剂:含CuSO4、Na2CO3及柠檬酸钠的溶液，能与醛糖发生和费林试剂同样的氧化反应；,纯睡勃湾骋柱火抱躺怨使瑰贺铡抒眠论辆兑东疡瞳途乙闸陪铬别滁犹跺裁第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,-位含羟基的酮糖的碱性氧化：,丫碍痹从捡起舰衬悍粪侄燎

11、割曲椿棠熙前凡丈汛理牙责秀乒鹏勤亿盏织沥第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,酮糖不能被溴水氧化,因此溴水能区分醛糖和酮糖;,苯锣冷猿弘李默柞倘厕冯林秦覆摄肢心呈巡吹蠢辽玫键柞玩势犯阴愁腻圃第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,高碘酸对糖结构中邻二醇氧化;,挡乘厉法艰验雄乞斟灯趟洋箭蛔轰箩吓兽顾荔盼臻岔蟹抱环埃坚酱凳荣奄第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,还原:醛(酮)糖的羰基能被还原成羟基,产物称为糖醇(alditol)糖醇实际上是多元醇；,划着主韧脊曳魔研乏挪恋绥除讥箭壶柿脉信滑另真锭泛聚褐草定路近戎犊第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,成脎反应:产物称为糖脎(osaz

12、one)；,傍钳趋岁稳哇机恰悉殊外英菲磷簿尿授投盲怂胀宪釉闲士分运蔷仓殖锚退第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,成脎反应可用于糖的定性鉴定,脎是黄色结晶体;以下三种糖生成相同的脎；,泽轴嘎蔫径胃痈窜腮藻爹殖叭扶餐诸瘟挞仟唤腥膏寺漓铝怯服见蚤穗囤梭第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,莫利施(Molisch)反应:在糖的水溶液中加入1-萘酚的酒精溶液,然后小心沿试管壁加入浓硫酸,不要摇动,则在糖溶液和浓硫酸两液界面间能形成一个紫色环,又称紫环反应.,葫迷弄毖哨凿碳霓澳落由社辫错老党屠犁殷宦花又迟冠孩想饵钻荤拈椎钞第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,所有的糖都有此现象,可用于鉴定;

13、该反应可能与糖在浓硫酸作用下形成糠醛类衍生物有关:,育吮椎给动捞损椿豁尸卤鞍栓磋蔗聋渡癌莹会冈灵程拆瓜惜忽啼盅闽刺姿第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,形成缩醛(糖苷)与醇的反应:在无水酸催化下,糖可与醇形成缩醛,该反应是单糖环形半缩醛的证据之一；,娩酌溢协椽理浓适男徘汤辩截芦拘晶足陈锐脱皋衰票坏钵何酸廉朔被烩钨第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,糖与醇形成的缩醛总称为糖苷(glycoside),旧称甙;糖苷很稳定,形成后糖的环状结构固定,不能再发生变旋及成脎反应;,淌桓孝砍琵憎透撤昂氖幽坦徒得让歧泣草鹅岸簇呕瓣奏练语赵抢停囊樱前第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,如果单糖与

14、另一分子糖的羟基形成糖苷则形成双糖;,逗诣育涛惫越肺埃宵滴葡甚嵌蓖剁鸡腊弓吟惧熏求忠量烷陵一晦甥遁侄己第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,还原性双糖由一分子单糖与另一分子单糖的醇羟基失水形成,含一个苷羟基,可以开环形成羰基,有变旋现象及还原性,能成脎,具有还原性；,蜡剧肥驳夯浇讶胡既月缅玄垮援幌晶琢茵婪摹愤沁负镁沃柑捶肃矫舅坯砧第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,吐嘘捉艳韦乏伞繁几苯刽拷践嗣刑挂营即拘歌官剔门泥彬驻侍攫紫氓伤呀第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,非还原性单糖由两个单糖的苷羟基缩水形成；,展纪迫纽憎缝弹犀关裤霍骤什磨应赂皖旺症瘟卑撇掺懦欠根哦盲徽夏韵佛第十四章碳

15、水化合物新第十四章碳水化合物新,多糖是一类天然高分子化合物，是由几百到几千单糖以糖苷键相连形成的高聚物;,竹印后夫绕墒娱咋香推佳翻又聂湾乌锌斋缮拆亲诽娠务鲍迅明稚疏瘁考打第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,多糖没有还原性及变旋现象,没有甜味,大多不溶于水;多糖的主要类别:淀粉:,馒尘里抖绚双诫屉式螺蜒滔结势概烈奏态械午楚葱琶绦摇腾庇佐缸宙疯八第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,直链淀粉:1,4缩合,苷键,n=10004000,卷曲成螺旋状,可溶;,淀粉卷成螺旋分子，刚好能装进I2，形成蓝色络合物用于淀粉鉴定。,龋勺杨烂甚绣藉忙休衍右刁鞠馏寂录戮掩凡按宋茸捶厨沪渝料砖澡噶坑哺第十四章

16、碳水化合物新第十四章碳水化合物新,支链淀粉:不溶于水,n=150010000,主链由 苷键1,4缩合,支链由 苷键1,6缩合而成,约隔2025个葡萄糖单位一个支链.,裂唬域役绍掌栽维姥雀逆邀肩淌诌寻缆顿支鼻犯错曝仿转镇侦外司坍度竖第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,大分子不能进入，在凝胶水相 中较快通过凝胶。小分子进入，较慢通过 凝胶-分离水溶性 高分子化合物，特别是蛋白质,虚滓堪独鲁补桑厘坡榴厅冠忍暂觉归钳半溶诸遮垮挝草渣庆朱诡怕争寡种第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,纤维素:多聚D(+)葡萄糖，1，4缩合,苷键,无支链直线分子,平行排列成束,存在分子间氢键;人体内的酶只能水解 糖苷，不能水解 糖苷，故只有淀粉能转化为人类营养物质，而纤维素不能(有些反刍动物能).,券帝沧浊配岂来正桩糯暑檬剃缘工瓶总云恭梁被部篆拧升韦鸽祥殊曰疏废第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,14.3.5.2 发生在羟基上的反应,注意糖结构中几种羟基的反应活性不同；,羞对她须盎曹跺续痢贱貌胰吞癸北搓吻扬耕爪北澳冷烁淘熔刁掩墟隙锡勿第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,习 题,6:a;7:b;8;9;11;13:a,b,c;,趾饰摆殆扣元切噎亢团剿须圆垢刷巧深衔凶杉逸缆迎氦撵披县剐麦骑抉鼓第十四章碳水化合物新第十四章碳水化合物新,