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第五篇 天然有机化合物 第十四章 碳水化合物 § 14-1 概述 § 14-1-1 碳水化合物的涵义 § 14-1-2 碳水化合物的分类 § 14-2 单糖 § 14-2-1 单糖的结构 一、葡萄糖的结构 二、果糖的结构 § 14-2-2 单糖的化学性质 一、氧化反应 二、还原反应 三、成脎反应 四、 成苷反应 § 14-3 低聚糖 § 14-3-1 蔗糖 § 14-3-2 麦芽糖 § 14-3-3 纤维二糖 § 14-4 多糖 § 14-4-1 淀粉 § 14-4-2 纤维素 三种元素中 H ：O = 2 ：1，相当于H2O中的 H ：O比。碳水化合物因此而得名，并赋予下面通式： Cn(H2O)m 事实上，碳水化合物并不是以C和H2O的形式存 在的。如： 鼠李糖——C6H12O5，其结构与性质均与碳 水化合物相同，但却不符合上面的通式。 HCHO = CH2O； CH3COOH = C2(H2O)2 甲 醛 醋 酸 符合上面的通式，但它们却不是糖。 可见沿用至今的碳水化合物这一名称已失去 了原来的涵义。 碳水化合物现在的涵义： 从结构上看，碳水化合物系指多羟基醛或多羟基酮以及水解后能生成多羟基醛或多羟基酮的一类化合物。 § 14-1-2 碳水化合物的分类： 1. 单糖（monosaccharides）： 不能再水解为更小分子的多羟基醛和多羟基酮。如 葡萄糖、果糖等。 2. 低聚糖（Oligosaccharides）： 能水解为二、三个或几个单糖的碳水化合物。如： 蔗糖、麦芽糖、棉子糖等。 3. 多糖（polysaccharides）： 水解后能生成若干分子单糖的碳水化合物。如：淀 粉、纤维素。 然而，又怎么知道－OH在手性碳的左边还 是右边呢？可通过下面方法确定： 结论： 蔗糖是由一分子α- 葡萄糖和一分子β- 果糖的苷羟基缩合失水而成。 蔗糖的[α]D= + 66。，但其水解后生成的葡萄糖和果糖的混合物却是左旋的，这是为什么呢？ 由于蔗糖水解时，比旋光度发生了由右旋向左旋的转化，故蔗糖的水解反应又称为转化反应，生成的葡萄糖和果糖混合物称之为转化糖。 § 14-3-2 麦芽糖（Maltose） 麦芽糖的分子式也是C12H22O11，其结构证明如下： 1. 水解得到两分子葡萄糖； 2. 可被麦芽糖酶水解，证明是α- 葡萄糖苷； 3. 有变旋光现象、能成脎、能还原Tollens和Fehling试剂，证明它是一个还原糖——既分子中还有苷羟基存在。 4. 那么，葡萄糖的苷羟基与另一分子葡萄糖的哪个醇羟基结合的呢？这只能通过下面方法来论证。 结论： 麦芽糖是由一分子α- 葡萄糖与另一分子葡萄糖C4上的羟基彼此缩合失水而成的，通常将这种形式的苷键称之为1,4 – 苷键。 由于麦芽糖分子还有一个自由的苷羟基，所以它存在着β- 异头物与α- 异头物的动态平衡： § 14-3-3 纤维二糖 与麦芽糖相似，纤维二糖也是由两分子葡萄糖构成的一种还原糖。二者的区别是： 　　麦芽糖为α- 葡萄糖苷；纤维二糖为β- 葡萄糖苷（因其可被苦杏仁酶水解）。 因此，纤维二糖应具有下面结构： §14-4 多糖 § 14-4-1 淀粉（Starch） 淀粉是由若干葡萄糖分子组成的，按结构可分为直链淀粉和支链淀粉。 1. 直链淀粉（20~30 %） 直链淀粉虽属线型高聚物，但卷曲成螺旋状，犹如线圈一样，紧密堆积在一起，水分子难以接近，故难溶于水。 M约为15~60万（1000个 葡萄糖单位以上） * * 第五篇 天然有机化合物 第十四章 碳水化合物（Carbohydrates） 【本章重点】 单糖的结构与化学性质。 § 14-1 概述 § 14-1-1 碳水化合物的涵义 碳水化合物如：糖、淀粉 、纤维素等，都是天然有机化合物，它们对维持动植物的生命起着重要的作用。 人类的遗憾——自身没有生产碳水化合物的本领。 植物的骄傲——通过光合作用产生糖。