第二十一章 碳水化合物
第二十一章 碳水化合物
碳水化合物的分类: 根据碳水化合物的结构和性质可以分为 单糖:不能再水解的多羟基醛或多羟基酮及其 衍生物。能溶解于水,大多数有甜味。 如葡萄糖、果糖、阿拉伯糖、核糖等。 低聚糖(寡糖):水解时生成2~10分子单糖的 化合物。如麦芽糖(水解时生成两分子 葡萄糖)、蔗糖(水解时生成一分子葡 萄糖和一分子果糖)、纤维二糖和乳糖 等。 多糖:水解时生成的单糖分子在10以上的糖叫 多糖,没有甜味、难溶解于水。如淀粉、 纤维素等。 另:还可分为还原糖和非还原糖
碳水化合物的分类： •单糖：不能再水解的多羟基醛或多羟基酮及其 衍生物。能溶解于水，大多数有甜味。 如葡萄糖、果糖、阿拉伯糖、核糖等。 •低聚糖（寡糖）：水解时生成2~10分子单糖的 化合物。如麦芽糖（水解时生成两分子 葡萄糖）、蔗糖（水解时生成一分子葡 萄糖和一分子果糖）、纤维二糖和乳糖 等。 •多糖：水解时生成的单糖分子在10以上的糖叫 多糖，没有甜味、难溶解于水。如淀粉、 纤维素等。 另：还可分为还原糖和非还原糖 根据碳水化合物的结构和性质可以分为：
12.1单糖的结构、构型和构象 单糖的结构 1.构型的表示方法 (1)投影式:如葡萄糖 CHO CHO CHO H-OH OH HOH HO H-OH OH H-OH CHOH CHOH CHOH (2)楔形式(楔形线、虚线)
12.1 单糖的结构、构型和构象 一、单糖的结构 1. 构型的表示方法 （1）投影式：如葡萄糖 CHO H H H H OH OH OH HO CH2 OH CHO OH OH OH HO CH2 OH CHO CH2 OH （2）楔形式（楔形线、虚线）
2.相对构型:D/表示 以D(+)甘油醛和L-(-)甘油醛为标准,比较编 号最大的一个不对称碳原子的构型。 、单糖的环状结构 变旋和苷的生成 (1)变旋现象:新配制的己糖溶液在放置时, 其比旋光度会逐渐变化,最后达到一个恒定 的数值,这种现象称为变旋现象。 解释:溶液中主要以环状结构(半缩醛)存 在,增加了一个手性碳,有两种异构体(a, β),形成一动态平衡
2. 相对构型：D/L表示 以D-(+)甘油醛和L-(-)甘油醛为标准，比较编 号最大的一个不对称碳原子的构型。 三、单糖的环状结构 1. 变旋和苷的生成 （1）变旋现象：新配制的己糖溶液在放置时， 其比旋光度会逐渐变化，最后达到一个恒定 的数值，这种现象称为变旋现象。 解释：溶液中主要以环状结构（半缩醛）存 在，增加了一个手性碳，有两种异构体（α， β），形成一动态平衡
(2)糖苷的生成 凡糖的半缩醛式羟基与另一羟基化合物失 水而生成的缩醛均称为“配糖物”或简称 “苷”。苷是个缩醛,对碱稳定,在酸性 溶液中容易分解。 2. Haworth式(环状半缩醛、酮的形式) (1)环的大小: 五元环状缩醛、酮:呋喃型 六元环状缩醛、酮:吡喃型 (2) Haworth式表示方法:
（2）糖苷的生成 凡糖的半缩醛式羟基与另一羟基化合物失 水而生成的缩醛均称为“配糖物”或简称 “苷”。苷是个缩醛，对碱稳定，在酸性 溶 液中容易分解。 2. Haworth式（环状半缩醛、酮的形式） （1）环的大小： 五元环状缩醛、酮：呋喃型 六元环状缩醛、酮：吡喃型 （2） Haworth式表示方法：
1CHO OH HO Q顺时针旋转,6HHoH →HoCH CHO OH OH OHH OH 6 CHOH 水平 竖式 CH2OHC旋转120 弯成六边形状 OH HO OHH CHO 6CH2OH H OH HO OHHXI 0 CH OH H OH 6CH,OH 5HOH 成环 CHO I OH HO OHH HO\ I H H OH H OH
CHO OH OH OH HO CH2 OH 竖式 1 2 3 4 5 6 顺时针旋转 H CHO H H OHOHH OH HO HOCH2 水平 6 1 弯成六边形状 CHO H OH HO CH2 OH H H OH H OH 1 5 6 C5旋转120O CHO H OH HO CH2 OH H H OH H OH 6 5 1 成环 H HO OH CH2 OH H H H OH H OH O α 6 5 1 H OH HO CH2 OH H H H OH H OH O β 5 6 1
3.a型和型 正位异构体: a型: Haworth式中,C1上的OH与C5上的 CH2OH位于环的两侧 β型: Haworth式中,C1上的OH与C5上 的CH2OH位于环的同侧 、单糖的构象 CH OH CH OH Ho、\H分 HO Ho、\H HO lOH OH OH H OH H a-D(十)吡喃葡萄糖 β-D(+)呲喃葡萄糖
3. α 型和β型 正位异构体： α型：Haworth式中，C1上的OH与C5上的 CH2OH位于环的两侧 β型： Haworth式中，C1上的OH与C5上 的 CH2OH位于环的同侧 三、单糖的构象 H OH O HO CH2 OH H H H H OH HO 2 1 α-D(+)吡喃葡萄糖 OH H O HO CH2 OH H H H H OH HO 2 1 β-D(+)吡喃葡萄糖
212单糖的反应 、还原 c=0 还原烈C-OH 实验室:NaBH4,工业上:Ni/H2,以乙醇作溶剂 二、氧化 1.碱性弱氧化剂(用于鉴别还原糖与非还原糖): Tollens试剂:[Ag(NH3)2]OH(氨水过量) Benedicti试剂: Cuso4+柠檬酸+Na2CO3(蓝色) fehling试剂:CuSO4+酒石酸钾钠+NaOH(蓝色
21.2 单糖的反应 一、还原 H C O C OH 还原剂 实验室：NaBH4，工业上：Ni/H2，以乙醇作溶剂 二、氧化 1. 碱性弱氧化剂（用于鉴别还原糖与非还原糖）： •Tollens试剂：[Ag(NH3 )2 + ]OH-（氨水过量） •Benedict试剂：CuSO4+柠檬酸+Na2CO3（蓝色） •Fehling试剂： CuSO4+酒石酸钾钠+NaOH（蓝色）
醛糖或酮糖正反应 (还原糖) 现象: Tollens试剂:有银镜产生 Benedict试剂和 Fehling试剂:溶液 蓝色消失,有砖红色沉淀生成 非还原糖 负反应 苷在碱性溶液中不能变成醛糖和酮糖,故对 上述试剂呈负反应
醛糖或酮糖 正反应 （还原糖） 现象： Tollens试剂：有银镜产生 Benedict试剂和 Fehling试剂：溶液 蓝色消失，有砖红色沉淀生成 非还原糖 负反应 苷在碱性溶液中不能变成醛糖和酮糖，故对 上述试剂呈负反应
2溴水(CHOO→COOH) 醛糖溴水醛糖酸的内酯水解磁糖酸 1,5-内酯) 慢 蒸发 ,4-内酯 酮糖不能被溴水氧化(酸性条件下,酮糖不 发生异构化,不会变成醛基) 3.硝酸(氧化性比溴水强) 醛糖NO一糖二酸—内酯
2. 溴水（-CHO -COOH） [O] 水解 慢 醛糖 醛糖酸的内酯 醛糖酸 溴水 (1,5-内酯） 蒸发 1,4-内酯 *酮糖不能被溴水氧化（酸性条件下，酮糖不 发生异构化，不会变成醛基） 3. 硝酸（氧化性比溴水强） 醛糖 糖二酸 内酯 HNO3