有機化學碳水化合物第1頁，課件共43頁，創作于2023年2月【本章重點】1.重要單糖的D.L構型及哈武斯透視式（αβ）葡萄糖，果糖，甘露糖，半乳糖，核糖2.重要二糖的哈武斯式麥芽糖，纖維二糖，蔗糖3.碳水化合物的性質（1）差向異構化及差向異構體（2）單糖的氧化反應（3）成鎩反應（4）成酯反應（5）成苷反應（6）呈色反應第2頁，課件共43頁，創作于2023年2月

碳水化合物如：糖、淀粉、纖維素等，都是天然有機化合物，它們對維持動植物的生命起著重要的作用。

人類的遺憾——自身沒有生產碳水化合物的本領。

植物的驕傲——通過光合作用產生糖。

碳水化合物的元素組成——C、H、O。第3頁，課件共43頁，創作于2023年2月三種元素中H：O=2：1，相當于H2O中的H：O比。碳水化合物因此而得名，并賦予下面通式：Cn(H2O)m例外鼠李糖——C6H12O5甲醛HCHO=CH2O醋酸CH3COOH=C2(H2O)2第4頁，課件共43頁，創作于2023年2月

◆定義：從結構上看，碳水化合物系指多羥基醛或多羥基酮以及水解后能生成多羥基醛或多羥基酮的一類化合物。第5頁，課件共43頁，創作于2023年2月酮糖5C糖第6頁，課件共43頁，創作于2023年2月◆分類：

1.單糖：

不能再水解為更小分子的多羥基醛和多羥基酮。如葡萄糖、果糖等。

2.低聚糖：

能水解為2-10個單糖的碳水化合物。如：蔗糖、麥芽糖、棉子糖等。

3.多糖：

水解后能生成大于10個單糖的碳水化合物。如：淀粉、纖維素。第7頁，課件共43頁，創作于2023年2月

第一節單糖例:

一單糖的分類丙醛糖丙酮糖第8頁，課件共43頁，創作于2023年2月

二單糖的結構

（一）單糖的構型1.標記（D/L）含多個手性C*的化合物，以距離C=O最遠的C*和甘油醛相比，和D甘油醛相同則為D型，和L甘油醛相同則為L型.例:第9頁，課件共43頁，創作于2023年2月

2.單糖的遞升第10頁，課件共43頁，創作于2023年2月符號簡便表示D-核糖D-葡萄糖D-甘露糖D-半乳糖第11頁，課件共43頁，創作于2023年2月

注：1.由遞升所得到的糖都為非對映體，對應的L型是它們的對映體。2.遞升所得到的構型為同一構型的化合物。3.遞升所得到的糖構型可確定，但旋光性不能確定。（二）單糖的環狀結構：如果單糖是一種鏈式結構，那么：1.有固定的比旋光度。2.能與NaHSO3反應。3.能與2ROH反應生成縮醛。

1.單糖的變旋現象第12頁，課件共43頁，創作于2023年2月實驗事實：

D–葡萄糖以不同方法結晶時，可得到兩種晶體，其物理性質如下：無論哪一種，在水溶液中，旋光度均發生改變，最后達到一個定值+52。

，這種變化可用右圖表示：但單糖存在下列奇怪現象：1.有變旋現象。

2.不能與NaHSO3反應。

3.只能與1ROH反應生成半縮醛。第13頁，課件共43頁，創作于2023年2月定義：這種單糖溶于水時比旋光度隨時間逐漸改變，最后達到一個定值的現象，叫變旋現象。說明：葡萄糖除了鏈式結構外,還存在一種結構，即環狀半縮醛結構。那么，葡萄糖分子中的－CHO與－OH也可在分子內縮合生成具有五元或六元環的分子內半縮醛，即：

2.單糖的環狀半縮醛結構第14頁，課件共43頁，創作于2023年2月注：α-半縮醛羥基與決定構型的羥基在碳鏈同側β-半縮醛羥基與決定構型的羥基在碳鏈異側互變必須通過鏈式才能進行，水溶液中三種形式同時存在含有半縮醛羥基的糖溶于水時都有變旋現象。0.1%63%37%第15頁，課件共43頁，創作于2023年2月

因哈沃斯式的骨架與吡喃環相似，故又將具有六元環的糖類稱為吡喃糖。同理，將具有五元環的糖類稱為呋喃糖。用一個平面六邊形表示環，O處在右后方，環垂直板面，前三個鍵用粗線表示

3.單糖的哈沃斯式第16頁，課件共43頁，創作于2023年2月注：D-CH2OH在C5環上，L-CH2OH在C5環下中間C上的羥基左上右下對于D型糖，α-半縮醛羥基在環下，β-半縮醛羥基在環上，L型糖相反。第17頁，課件共43頁，創作于2023年2月

果糖存在五員環和六員環兩種形式：第18頁，課件共43頁，創作于2023年2月

練習：寫出β-D-葡萄糖的哈武斯式第19頁，課件共43頁，創作于2023年2月2.寫出α-D-呋喃果糖的哈武斯式第20頁，課件共43頁，創作于2023年2月

為什么β－D-葡萄糖比α－D-葡萄糖穩定？

4.單糖的構象式第21頁，課件共43頁，創作于2023年2月三單糖的化學性質（一）差向異構化條件：具有活波H的糖順–烯醇式反–烯醇式D–(+)–葡萄糖D–(+)–甘露糖第22頁，課件共43頁，創作于2023年2月差向異構化定義：

在稀堿的作用下，醛糖、酮糖可通過烯醇式互變，形成幾種物質的平衡體系，這種作用叫差向異構化。差向異構體定義：

含多個手性C*的化合物，只有一個手性C*的構型不同，這樣的異構體叫差向異構體。如：D–(+)–甘露糖與D–(+)–葡萄糖為C2差向異構體練習：哪些糖C2以下構型完全相同？第23頁，課件共43頁，創作于2023年2月1.酸性介質中，溴水氧化（二）氧化反應注：用來鑒別醛糖和酮糖第24頁，課件共43頁，創作于2023年2月2.堿性介質——Fehling試劑和Tollens氧化思考：酮不能與上述試劑作用，為什么酮糖卻可以與Fehling試劑和Tollens作用呢？一切單糖都可以與Fehling試劑和Tollens作用。在堿性介質中，單糖可以發生差向異構化，故酮糖可互變成醛糖。第25頁，課件共43頁，創作于2023年2月3.生物體中的氧化注：葡萄糖醛酸是天然的土壤結構改良劑第26頁，課件共43頁，創作于2023年2月（三）還原反應：

常用的還原劑：Na－Hg、H2/Ni、NaBH4等。

還原產物：多元醇。葡萄糖果糖山梨醇甘露醇第27頁，課件共43頁，創作于2023年2月（四）成脎反應：該反應實際上是生成果糖腙后，用一分子具有氧化能力的苯肼將C1的伯醇基氧化成－CHO后，再與另一分子苯肼作用而成脎的。再如葡萄糖：注：糖腙溶于水，糖鎩為黃色結晶第28頁，課件共43頁，創作于2023年2月注：

1.C2以下構型相同的糖，生成同一種糖脎。

2.

D-葡萄糖，D-甘露糖，D-果糖生成同一種糖脎思考：為什么生成脎以后，就不再與苯肼繼續作用了呢？

這是因為反應成脎以后，可借助氫鍵形成一個較為穩定的六元環螯合物的緣故。第29頁，課件共43頁，創作于2023年2月（五）成苷反應：

象這種糖分子中苷羥基（半縮醛羥基）上的氫原子被其它原子取代的產物,叫做苷或配糖體。回憶：第30頁，課件共43頁，創作于2023年2月注:

1.由于成苷以后，苷羥基消失，故不能再轉變為開鏈式，因此也就不在具備下列性質：

A.沒有變旋光現象；

B.不能成脎；

C.不能被Tollens、Fehling試劑氧化。

2.正因為糖苷是一種縮醛或縮酮，因此它對堿穩定。但在酸性條件下，易水解為原來的糖和醇。第31頁，課件共43頁，創作于2023年2月（六）成酯和成醚反應：

糖分子中的羥基，除苷羥基外，均為醇羥基，故在適當試劑作用下，可生成醚或酯：第32頁，課件共43頁，創作于2023年2月（七）呈色反應：

2西列瓦諾夫反應酮糖與間苯二酚在濃鹽酸存在下加熱，能生成紅色物質，而醛糖無此現象。鑒別酮糖與醛糖。。1莫力許反應在糖的水溶液中加入α-奈酚的乙醇溶液，沿試管壁小心地注入濃硫酸，兩層液面之間可形成一個紫色環。鑒別所有的糖。

3蒽酮反應所有糖與蒽酮的濃硫酸溶液作用生成綠色物質，而醛糖無此現象。鑒別所有糖。

4比阿耳反應戊糖與5-甲基-1，3-苯二酚在濃鹽酸作用下生成綠色物質。鑒別戊糖與其它糖。第33頁，課件共43頁，創作于2023年2月第二節雙糖

低聚糖中最重要的是二糖。二糖可看成是兩分子單糖的苷羥基彼此間失水（非還原性）或一分子單糖的苷羥基與另一分子單糖的醇羥基之間失水（還原性）而形成的。一還原性雙糖（一）麥芽糖

麥芽糖是由一分子α-葡萄糖苷羥基與另一分子葡萄糖C4上的羥基彼此縮合失水而成的，通常將這種形式的苷鍵稱之為α-1,4–苷鍵。+α-葡萄糖苷第34頁，課件共43頁，創作于2023年2月

4.水解得到兩分子葡萄糖；

5.可被麥芽糖酶水解，證明是α-葡萄糖苷；1.有變旋光現象2.能成脎3.能還原Tollens和Fehling試劑，證明它是一個還原糖——既分子中還有苷羥基存在。麥芽糖理化性質：第35頁，課件共43頁，創作于2023年2月（二）纖維二糖二者的區別是：麥芽糖為α-葡萄糖苷；纖維二糖為β-葡萄糖苷。+β-葡萄糖苷纖維二糖是由一分子β-D-

葡萄糖苷羥基與另一分子葡萄糖C4上的羥基彼此縮合失水而成的，通常將這種形式的苷鍵稱之為β-1,4–苷鍵。第36頁，課件共43頁，創作于2023年2月

4.水解得到兩分子葡萄糖.

5.可被苦杏仁酶水解，證明是α-葡萄糖苷.1.有變旋光現象2.能成脎3.能還原Tollens和Fehling試劑，證明它是一個還原糖——既分子中還有苷羥基存在.纖維二糖理化性質：第37頁，課件共43頁，創作于2023年2月（一）蔗糖（Sucrose）二非還原性雙糖

蔗糖是由一分子α-D-葡萄糖半縮醛羥基與另一分子β-D-果糖半縮醛羥基彼此縮合失水而成的，通常將這種形式的苷鍵稱之為α，β-1,2–苷鍵。第38頁，課件共43頁，創作于2023年2月

4.水解得到一分子葡萄糖和一分子果糖.1.沒有變旋光現象2.不能成脎3.不能還原Tollens和Fehling試劑，證明它是一個非還原糖——既分子中沒有苷羥基存在.蔗糖理化性質：

麥芽糖酶——只能水解α-葡萄糖苷（酵母中含有這種酶）；

苦杏仁酶——只能水解β-葡萄糖苷；第39頁，課件共43頁，創作于2023年2月第三節多糖一淀粉

淀粉是由若干葡萄糖分子組成的，按結構可分為直鏈淀粉和支鏈淀粉。

1.直鏈淀粉（20~30%）M約為15~60萬（1000個葡萄糖單位以上）（一）淀粉的分子結構直鏈淀粉連接方式：α-1,4苷鍵組成：α-D-葡萄糖第40頁，課件共43頁，創作于2023年2月

2.支鏈淀粉（70~80%）支鏈淀粉連接方式：主鏈：α-1,4苷鍵；

支鏈：α-1,6苷鍵。組成：α-D-葡萄糖

（二）淀粉