《有机化学》第十三章 碳水化合物.docVIP

河南科技大学教案首页 课程名称 有机化学C 计划学时 2学时 授课章节 第十三章碳水化合物 第一节单糖的分类和结构一 教学目的和要求 通过学习本章内容了解单糖的分类掌握单糖的结构。 教学基本内容 1 单糖的分类 2 单糖的结构包括链式结构、环状结构以及变旋光现象 教学重点和难点 单糖的分类 单糖的结构及变旋光现象 授课方式方法和手段 通过讲授方式进行通过提问等互动方式调动学生的积极性 作业与思考题 课后作业1 思考题葡萄糖、果糖的环状哈沃斯式是什么样的 第十三章 碳水化合物 碳水化合物也称糖是自然界存在最广泛的一类有机物。它们是动、植物体的重要成分又是人和动物的主要食物来源。 碳水化合物由碳、氢、氧三种元素组成。人们最初发现这类化合物除碳原子外氢与氧原子数目之比与水相同可用通式CmH2On表示形式上像碳和水的化合物故称碳水化合物。从分子结构的特点来看碳水化合物是一类多羟基醛或多羟基酮以及能够水解生成多羟基醛或多羟基酮的有机化合物。碳水化合物按其结构特征可分为三类 1单糖不能水解的多羟基醛或多羟基酮。是最简单的碳水化合物如葡萄糖、半乳糖、甘露糖、果糖、山梨糖等。 2低聚糖也称为寡糖能水解产生210个单糖分子的化合物。根据水解后生成的单糖数目又可分为二糖、三糖、四糖等。其中最重要的是二糖如蔗糖、麦芽糖、纤维二糖、乳糖等。 3多糖水解产生10个以上单糖分子的化合物。如淀粉、纤维素、糖元等。 第一节 单 糖 一、 单糖的分类 按照分子中的羰基可将单糖分为醛糖和酮糖两类按照分子中所含原子的数目又可将单糖分为丙糖丁糖戊糖和己糖等。这两种分类方法常结合使用。例如核糖是戊醛糖果糖是己酮糖等。在碳水化合物的命名中以俗名最为常用。自然界中的单糖以戊醛糖、己醛糖和己酮糖分布最为普遍。例如戊醛糖中的核糖和阿拉伯糖己醛糖中的葡萄糖和半乳糖己酮糖中的果糖和山梨糖都是自然界存在的重要单糖。 二、 单糖的结构 一单糖的链式结构 最简单的单糖是丙醛糖和丙酮糖除丙酮糖外所有的单糖分子中都含有手性碳原子因此都有旋光异构体。如己醛糖分子中有四个手性碳原子有2416个立体异构体葡萄糖是其中的一种己酮糖分子中有三个手性碳原子有238个旋光异构体。单糖构型通常采用D、L构型标记法标记即以甘油醛为标准若单糖分子中距羰基最远的手性碳原子倒数第二个碳原子的构型和D-甘油醛相同则该糖为D-构型反之为L-构型。如 CHOCHOHCH2OHCHOHCH2OHCHOHnCHOCHOHnCOCH2OHCHOHCH2OH D--甘油醛 D-醛糖 D-酮糖 CHOCHOHCH2OHCHOHCH2OHCHOHnCHOCHOHnCOCH2OHCHOHCH2OH L---甘油醛 L-醛糖 L-酮糖 凡由D--甘油醛经过逐步增长碳链的反应转变而成的醛糖其构型为D-构型由L---甘油醛经过逐步增长碳链的反应转变成的醛糖其构型为L-构型。例如从D-甘油醛出发经与HCN加成、水解、内酯化、再还原可得两种D-构型的丁醛糖。在D--甘油醛与HCN的加成过程中CN-可以从羰基所在平面的两侧进攻羰基碳原子从而派生出两个构型相反的新手性碳原子。由于原来甘油醛中手性碳原子的构型在整个转化过程中保持不变 因此两种丁醛糖仍为D-构型分别称为D---赤藓糖和D---苏阿糖。 同样可以导出四种D-型戊醛糖、八种D-型己醛糖。为简便起见在构型式中可以省去手性碳原子上的氢原子并以半短线“-”表示手性碳原子上的羟基用一竖线表示碳链。CHOCH2OHCHOCH2OH来苏糖D---D--木糖D--塔罗糖??D--半乳糖D---艾杜糖古罗糖D---D--甘露糖D--葡萄糖D--阿卓糖D--阿洛糖CHOCH2OHCHOCH2OHCHOCH2OHCHOCH2OHCHOCH2OHCHOCH2OHCHOCH2OHCHOCH2OHD---阿拉伯糖D---核糖D---苏阿糖D---赤藓糖CHOCH2OHCHOCH2OHCHOCH2OHCHOCH2OHD-甘油醛CH2OHCHO 自然界存在的单糖绝大部分是D-构型。列出了由D--甘油醛导出的D-型醛糖其中最重要的是D---赤藓糖、D---核糖、D---阿拉伯糖、D--木糖、D--葡萄糖、D--甘露糖和D--半乳糖。 D-醛糖的链式结构 从L-甘油醛出发也可导出L-构型的醛糖它们与D-构型的醛糖互为对映体。例如D--葡萄糖与L---葡萄糖是对映体它们的旋光度相同旋光方向相反。 CHOCH2OHCH2OHCHO D--葡萄糖 L---葡萄糖 二、单糖的环状结构 1单糖的变旋现象 人们在研究单糖的实践中发现D-葡萄糖能以两种结晶存在一种是从酒精溶液中析龅慕峋鄣阄?46℃比旋光度为112.2°另一种是从吡啶中析出的结晶熔点为150℃比旋光度为18.7°。将其中任何一种结晶溶于水后其比旋光度都会逐渐变成52.