第十六章 碳水化合物,主讲人：冯志彪,碳水化合物常根据它能否水解或水解后生成的产物分为三类：,1单糖：不能水解的多羟基醛（称醛糖）或多羟基酮（称酮糖）。如葡萄糖、果糖等。2低聚糖：水解后能生成210个分子单糖的糖统称为低聚糖，如蔗糖、麦芽糖等； 3多糖：水解后能生成很多分子单糖的糖称为多糖。如淀粉、纤维素、果胶质等。,15.1 单糖概述与命名,一、单糖概述,单糖是多羟基醛或酮，是构成低聚糖和多糖的基本单位。,单糖中最重要，分布最广的是己醛糖中的葡萄糖和己酮糖中的果糖,二、单糖的结构,1单糖的开链结构,1）用强还原剂（磷和氢碘酸）还原葡萄糖，得正己烷，证明葡萄糖六个碳原子在一条直链上。 2）与苯肼、羟胺等羰基试剂能起加成反应，证明葡萄糖的分子中有羰基。 3）用溴水氧化，得到一个六碳羧酸，证明葡萄糖分子一端是醛基。（酮羰基不被溴水氧化）。 4）葡萄糖与酸酐作用，生成五乙酰葡萄糖，这说明它含有五个羟基。由于两个羟基在同一碳上的结构是不稳定的，所以这五个羟基应是分别连在五个碳原子上的。,由此推知，葡萄糖是开链的五羟基己醛。,结构式如下：,C2、C3、C4、C5都是不对称碳原子，应有24=16个旋光异构体，成为八对对映体。,葡萄糖就是这十六个异构体中的一个,【己醛糖】,【对映体】,【葡萄糖和果糖 】,2单糖的环状结构,（1）变旋现象, 葡萄糖不与亚硫酸氢钠发生加成反应； 葡萄糖只与一分子醇作用即可生成稳定的缩醛型化合物。,葡萄糖有两种不同的晶体：,酒精中结晶出来的葡萄糖，熔点为146，比旋光为112； 吡啶中结晶出来的葡萄糖，熔点为150，比旋光为19。,（2）单糖的氧环式结构,端基差向异构体或异头物,（3）哈沃斯(N.Haworth)透视式,果糖也可以用相似的方法由开链式变成哈沃斯式,哈沃斯式书写规则：,将吡喃型氧环略去碳原子后，写成垂直于纸面的六元环，并把指向前面的三根链用粗线表示，成环碳原子位次以顺时针方向排列。氧通常写在环中的右上角。,将费歇尔式碳键右侧基团或原子写在哈沃斯式环平面的下方；左侧基团或原子写在环平面上方。,型糖的羟甲基应写在环平面的上方，型糖的羟甲基则写在环平面下方，在型糖中，半缩醛羟基在环平面下方为型，在平面上方为型。在型糖中半缩醛羟基在环平面上方为型，在环平面下方为型；,（4）单糖的构象,在变旋平衡体系中葡萄糖占比例较大（64）,15.2 单糖的物理性质,单糖都是无色结晶，极易溶于水，可溶于乙醇，不易溶解于乙醚、丙酮、苯等有机溶剂。单糖（除丙酮糖外）都有旋光性及变旋现象。,单糖和二糖都有甜味，各种糖的甜度不同，一般以蔗糖的甜度为100来比较其它糖类的相对甜度。如葡萄糖的甜度为74，果糖的甜度为173。果糖是目前已知的甜度最大的糖。,15.3 单糖的化学性质,一、碱液中的异构化,二、氧化反应,在碱性溶液中氧化,能还原费林试剂等碱性弱氧化剂的性质统称为还原性； 把具有还原性的糖称为还原糖； 所有单糖都是还原糖。 银镜反应；,在酸性溶液中氧化,酮糖无此性质，可用来区别醛糖和酮糖。,酸性的强氧化剂（如硝酸）：,三、还原反应,四、成脎反应,C1、C2相同形成相同的脎；,五、成酯反应,六、成苷反应,七、成醚反应,八、显色反应,1莫力许(Molisch)反应,所有的糖（包括二糖和多糖）都能与浓硫酸和萘酚反应生成紫色物质，这是鉴别碳水化合物常用的方法。,2西列瓦诺夫()反应,酮糖与间苯二酚在浓盐酸存在下加热，两分钟内生成有色物质；果糖显红色；醛糖也有类似反应，但比酮糖要慢得多，利用这个反应可区别醛糖和酮糖。,蒽酮反应,所有的糖都能与蒽酮的浓硫酸溶液作用生成兰绿色物质。这个反应可用来定量测定糖。,15.5 二 糖,一、二糖的概述,二糖就是按其性质分为还原性二糖和非还原性二糖两类。,二、还原性二糖,1麦芽糖,麦芽糖是淀粉水解的产物,麦芽糖有变旋现象，分子内存在游离的半缩醛羟基，故为还原糖。,麦芽糖有两分子葡萄糖通过-1，4-苷键连接；,2纤维二糖,3乳糖,乳糖存在于哺乳动物的乳汁中，工业上可从乳清中获得。有变旋现象，是还原糖。,由-半乳糖分子与葡萄糖分子C4上的非半缩醛羟基脱水通过-1，4-苷键连接而成的。,三、非还原性二糖,1、蔗糖,一个分子的葡萄糖C1上的半缩醛羟基与另一个果糖C2上的半缩醛羟基，脱去一个分子水，通过1，2苷键连接而成的。,蔗糖分子中不存在半缩醛羟基，因此它没有变旋现象，无还原性，也不能成脎。,15.6 多 糖,一、淀粉,无还原性；遇碘变蓝；,