有机化学第十九章 碳水化合物
有机化学--碳水化合物75页PPT
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
有机化学--碳水化合物
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
什么是碳水化合物
什么是碳水化合物关于《什么是碳水化合物》，是我们特意为大家整理的，希望对大家有所帮助。
碳水化合物化合物是我们人类人体之中不可或缺的一项原素，碳水化合物化合物在我们身体不能够过多都不可以欠缺。
碳水化合物化合物可以提供我们需要的动能，并且还会继续节约蛋白。
尽管我们在平常日常生活都是听闻碳水化合物化合物这一词句，可是什么是碳水化合物，小伙伴们您确实掌握吗?针对碳水化合物化合物的有关专业知识您了解是多少呢?碳水化合物化合物实际上大伙儿常常常说的糖原化合物，在大自然中遍布最广。
我们的食材之中针对碳水化合物化合物不能够过多都不可以缺乏。
假如过多得话会使我们长胖，进而造成高血压、糖尿病等病症;假如欠缺得话则会造成浑身无力，血糖值减少。
碳水化合物化合物(carbohydrate)是由碳、氢和氧三种元素组成，因为它含有的氢气的占比为二比一，和水一样，故称之为碳水化合物化合物。
它是为身体出示能源的三种关键的营养元素中最便宜的营养元素。
食材中的碳水化合物化合物分为两大类：人能够消化吸收运用的合理碳水化合物化合物如单糖、双糖、含糖量与人不可以消化吸收的失效碳水化合物化合物，如甲基纤维素，是身体务必的物质。
糖原化合物是一切植物体保持生命活动所需动能的关键来源于。
它不但是营养元素，并且一些还具备独特的生理学特异性。
比如：肝脏中的肝素有抗凝血功效;血形中的糖与免疫力特异性相关。
除此之外，核苷酸的构成成份中也带有糖原化合物——核糖和脱氧核糖。
因而，糖原化合物对医药学而言，具备更关键的实际意义。
大自然存有数最多、具备广谱性化学结构和微生物作用的有机化学化合物。
能用结构式Cx(H2O)y来表明。
有单糖、低聚糖、木薯淀粉、半纤维素、甲基纤维素、复合多糖，及其糖的化合物。
关键由绿植经植物光合作用而产生，是植物光合作用的前期物质。
从有机化学结构类型而言，它是带有多甲基的代烃或大环内酯的化合物或经水解反应转换变成多羟基醛类或大环内酯的化合物。
有机化学第十九章碳水化合物
α D (+) 葡萄糖
差向异构体 又称异头物
王鹏
山东科技大学 化学与环境工程学院
Haworth式：用六元环平面表示氧环式各原子在空 间的排布方式
H HO H H CHO OH H OH OH CH2OH
。 顺时针旋转 90 HOCH
H
H
OH H CHO
弯曲成环状
H H HO OH OH H CH2OH H CHO OH
王鹏
山东科技大学 化学与环境工程学院
CHO H OH H OH CH2OH 赤藓糖
HNO3
COOH H OH H OH COOH
无旋光性 内消旋体
故：
OH 在右边
COOH H HO H OH CH2OH 苏阿糖
HNO3
COOH HO H H OH COOH
有旋光性
故：
OH 在左边
通过反应确定引入－OH的手性碳构型
• 经研究确定，葡萄糖具有下面的构型：
王鹏
山东科技大学 化学与环境工程学院
• 使用D/L标记：以离－CHO最远的*C上的－OH与甘油 醛比较，若与D－甘油醛构型相同则为D－型；与L－型 甘油醛构型相同则为L－型：
1CHO
H HO H H
OH 3β H 4γ OH 5δ OH 6 CH2OH
2α
CHO H OH CH2OH
六碳羧酸
证明： 为
王鹏
山东科技大学 化学与环境工程学院
这些研究说明葡萄糖是开链式结构，为己醛糖。 其结构式为： CH2 * CH * CH * CH * CH CHO
OH OH OH OH OH
• 葡萄糖构型的经典研究法：从已知构型的物质出发合成 葡萄糖： CN CHO COOH
有机化学——碳水化合物
CHO H HO H H OH H OH OH CH2OH
α – D–（+）–吡喃葡萄糖 （ ） 吡喃葡萄糖
m.p. 150 ℃ [α]D +17.5° °
m.p. 146℃ ℃ [α]D +113° °
D–（+）– 葡萄糖 （ ）
[α]D +52.7° °
11
CHO H HO H H OH H OH OH CH2OH
HO HO HO CH2OH O
OH
β – D–（+）– 吡喃葡萄糖的稳定构象： 葡萄糖的稳定构象 （ ） 吡喃葡萄糖
HOH2C HO HO OH
14
O OH
二. 单糖的反应 1. 还原反应
CHO OH HO OH OH
CH 2OH OH
NaBH4
HO OH OH CH 2OH
D–葡萄糖 CH 2 OH 葡萄糖
CHO CH NNHC6H5 NNHC6H5
CH2OH O
C6H5NHNH2
C6H5NHNH2
CH2OH
CH2OH
CH2OH
22
糖脎形成过程： 糖脎形成过程：
RCH OH CH O
C6H5NHNH2 HOAc
RCH OH
CH NNHC6H5
互变异构
RC H O
CH NH NHC6H5
C6H5NH2 1,4-消除
CHO H OH CH2OH
CHO HO H CH2OH
D–(+)–甘油醛 甘油醛
L–(–)–甘油醛 甘油醛
7
己醛糖16种异构体： 个 型 己醛糖 种异构体：8个D–型，8个L–型 种异构体 个 型
CHO
CHO
南京医科大学有机化学Chap19-碳水化合物练习题
第十九章碳水化合物1、写出下列化合物的Haworth式。
（1）β-D-吡喃葡萄糖（2）α-D-呋喃果糖（3）β-D-甲基吡喃葡萄糖苷（4）蔗糖2、选择题（1）葡萄糖属于（）A. 戊醛糖B. 戊酮糖C. 己酮糖D. 己醛糖（2）自然界存在的糖（）A. D-构型B. L-构型C. D-构型和L-构型D. 一般为D-构型（3）下列糖中最稳定的构象式是（）（4）糖在人体的储存形式是（）A. 葡萄糖B. 蔗糖C. 糖原D. 麦芽糖（5）α-D-吡喃葡萄糖的Haworth式为（）（6）淀粉的基本组成单位为D-葡萄糖，它在直链淀粉中的主要连接方式为（）A. α-1,6-苷键B. α-1,4-苷键C. β-1,6-苷键D. β-1,4-苷键（7）下列糖与HNO3反应后，产生内消旋体的是（）（8）互为差向异构体的两种糖，一定互为（）A. 端基异构B. 互变异构C. 对映体D. 非对映体（9）D-吡喃葡萄糖与1mol无水乙醇和干燥HCl反应得到的产物属于（）A. 醚B. 酯C. 缩醛D. 半缩醛（10）下列叙述正确的是（）A. 糖类又称为碳水化合物，都符合C m（H2O）n通式B. 葡萄糖和果糖具有相同分子式C. α-D-葡萄糖和β-D-葡萄糖溶于水后，比旋光度都会增大D. 葡萄糖分子中含有醛基，在干燥HCl下，与1mol甲醇生成半缩醛，与2mol甲醇生成缩醛3. 是非题（1）变旋光现象是由于糖在溶液中发生水解而产生的一种现象。
（）（2）糖苷通常由糖的半缩醛羟基和任一具有羟基的配体化合物脱水而生成。
（）（3）由于β-D-葡萄糖的构象为优势构象，所以在葡萄糖水溶液中，其含量大于α-D-葡萄糖。
（4）葡萄糖、果糖、甘露糖三者既为同分异构体，又互为差向异构体。
（）（5）β-D-甲基吡喃葡萄糖苷在酸性水溶液中会产生变旋光现象。
（）。
碳水化合物的测定
碳水化合物的测定概述碳水化合物是生物界三大物质之一（Pro, Fat）,是自然界最丰富的有机物质。
碳水化合物主要存在于植物界，如谷类食物和水果蔬菜的主要成分是CH2O。
碳水化合物统称为糖类，它包含了单糖、低聚糖及多糖，是大多数食品中重要组成成分，也是人和动物体的重要能源。
单糖、双糖、淀粉能为人体所消化吸收，提供热能，果胶、纤维素维持人体健康具有重要作用。
一、碳水化合物的化学组成、分类和性质1、化学组成(chemical composition)碳水化合物是C、H、O三元素组成一类多羟基醛或多羟基酮化合物，而且绝大多数氢原子是氧原子的两倍。
即氢与氧为2：1。
它们的比例与水分的组成相同（水分子H2O）。
因此被人们称为“碳水化合物”即写成CH2O。
它们可用通式C n（H2O）m表示，好像碳的水化物。
但是笼统地说糖类称为CH2O是不太确切的。
比如，我们熟悉的甲醛，它的分子式为CH2O，醋酸C2H4O2，乳酸C3H6O3，从它们的结构上讲都类似于H与O＝2：1的关系。
按照这个比例它们都应属于碳水化合物，但是以上几个物质都没有糖类的特性，所以它们不是碳水化合物。
又比如，Ｃ5Ｈ10Ｏ4去氧核糖，还有鼠李糖Ｃ6Ｈ12Ｏ5。
这些属于糖类，但不符合上面的比例。
因此称碳水化合物是C、H、O组成，通式为C n（H2O）m是不确切的，但是历史上一直沿用下来，而且人们也习惯了，所以至今仍然采用。
2、分类 chemical classification按照有机化学可分成三类，它是根据在稀酸溶液中水解情况分类。
化学分类：1、单糖2、低聚糖（蔗糖、乳糖、麦芽糖） -------有效碳水化合物3、多糖营养性多糖（淀粉、糖原）4、构造性多糖（纤维素、半纤维素、木质素、果胶）-------无效碳水化合物现代营养工作者分为两大类：营养角度分：有效碳水化合物、无效碳水化合物（膳食纤维）有效碳水化合物：对人体有营养（提供能量）性的称做有效碳水化合物无效碳水化合物：膳食纤维：指人们的消化系统或者消化系统中的酶不能消化、分解、吸收的物质，但是消化系统中的微生物能分解利用其中一部分。
有机化学 第19章 碳水化合物
D–葡萄糖
CH2OH CO HO H H OH H OH CH2OH
D–果糖
HO C
H OH HO H
H OH H OH
CH2OH
D–葡萄糖
OH C
HO H H OH
HO H HO H
CH2OH
L–葡萄糖
CH2OH
CO HO H
H OH H OH
CH2OH
CH2OH
CO H OH HO H HO H
D-葡萄糖脎
NH2 NH2 (产物同上)
D-果糖脎
NH2 NH2 (产物同上)
D-甘露糖脎
CH2OH
CH2OH
糖脎有一定熔点，生成脎的反应用于鉴定 或鉴别醛糖、酮糖。
(4) 糖苷(糖甙)的生成
单糖氧环式的甙羟基(半缩醛羟基)比醇羟 基活泼，在酸或酶催化作用下很容易与醇反
应生成缩醛：
HO HO
CH2OOH HO CHOH
CH3OH
干 HCl 或酶
CH2OOH
HO HO
＋ OCH3
OH
甲基-β-D-葡萄糖苷
HO HO
CH2OOH HO OCH3
反应可逆。
甲基葡萄糖苷没有甙羟基，在水溶液中
不能转化成开链式，因此不能使Tollens试剂
和Fehlig试剂还原，所以糖苷没有还原性。
(5) 糖醚和糖酯的生成
单糖在碱的存在下，与硫酸二甲酯作用， 所有羟基都醚化：
OH
H+
或酶
CH2OH O
HO HO
＋
1CH2OH
O
6CH2OH
2 HO5
HOOH
HO 3 4 OH
蔗糖[α]20D= +66°
碳水化合物
半乳糖： 半乳糖
在动物界的分布与含量都不多 与葡萄糖结合形成乳糖仅存在于哺乳动物的乳汁中； 与葡萄糖结合形成乳糖仅存在于哺乳动物的乳汁中； 常以D-半乳糖苷的形式存在于大脑和神经组织中。 常以 半乳糖苷的形式存在于大脑和神经组织中。是婴儿 半乳糖苷的形式存在于大脑和神经组织中 大脑发育的必需物质。 大脑发育的必需物质。
甜味剂：阿斯巴甜
分类
根据聚合度，可分为： 根据聚合度，可分为：
糖、寡糖和多糖。 寡糖和多糖。
从营养学的角度， 从营养学的角度，根据碳水化合物能否提供能量 分为： 分为：
可消化和不可消化的碳水化合物。 可消化和不可消化的碳水化合物。
类别（糖分子） 类别（糖分子）
亚组
单糖 双糖 糖醇 异麦芽糖低聚糖 其他寡糖 淀粉 非淀粉类多糖
碳水化合物
李黛淋
定义：碳水化合物是一大类有机化合物， 定义：碳水化合物是一大类有机化合物，其化学本质为
多羟醛或多羟酮及其一些衍生物。 多羟醛或多羟酮及其一些衍生物。 组成元素: 、 、 组成元素 C、H、O 基本结构式： 基本结构式：Cn(H2O)m
理化性质
（1）水溶性和水合性 A、水溶性 单糖、双糖、低聚糖、糊精、果胶都溶于水。 B、水合性 大多数不溶于水的糖类都具有与水结合的能 力。 如：膳食纤维、部分寡糖和淀粉。
3、根据淀粉酶水解时间长短（消化速率）分类： 根据淀粉酶水解时间长短（消化速率）分类： 类型
快消化淀粉 慢消化淀粉 抗性淀粉 RS1 RS2 RS3
食物形式
新鲜煮熟的食物 生的谷类或高温糊化干燥淀粉
小肠中消化情况
迅速完全吸收 缓慢但完全吸收 部分消化 部分消化 部分消化
完整或部分研磨的谷类和豆类 未煮的土豆和青香蕉 放冷的熟土豆谷类和食物
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1
第十九章 碳水化合物
学习要求
1、掌握葡萄糖、果糖的结构(开链式、 环状哈武斯式)及其化学性质。
2、掌握还原性二糖和非还原性二糖在 结构上和性质上的差异。
3、了解淀粉和纤维素在结构上的主要 区别和用途。
03.01.2021
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2
§ 19-1 碳水化合物的涵义及分类
糖C5H10O4。
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4
有些化合物的组成符合碳水化合物的 比例，但不是糖。例如甲酸（CH2O）、乙 酸（C2H4O2）、乳酸（C3H6O3）等。因此， 最好还是叫做糖类较为合理。碳水化合物 沿用至今，已失去了原来的意义。
二、分类
1、单糖 —— 不能再水解的多羟基醛或 多羟基酮。如：葡萄糖、果糖等
② 绝对构型：真实存在的构型。
D/L构型因为是人为规定的，其它化合 物的构型是根据甘油醛的构型而定的，所 以称为相对构型。1951年测得了甘油醛的 真实构型和原人为规定的构型恰巧完全符 合，因此原来的相对构型也是真实构型， 这种真实构型又称绝对构型。
在X-射线分析法出现前，许多化合物 的构型是通过化学方法与已知构型的化合 物进行联系得到的。例如：
D -(+ )- D -(+ )半乳糖 塔罗糖
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十六个己醛糖都经合成得到，其中十二
个是费歇尔一个人取得的（于1890年完成合 成）。所以费歇尔被誉为“糖化学之父”。
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7
④ 葡萄糖还原生成已六醇再还原成正已 烷。说明是直链。
⑤ 与HCN加成后水解生成六羟基酸，再 被还原后得到正庚烷，进一步说明了羰基在 链端，是醛基。
⑥ 用⑤的方法处理果糖，其最后的产物 是2-甲基已酸。因此说明果糖的羰基在第二 个碳上。
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11
其它旋光物质可通过化学方法转变与甘
油醛联系起来。
CHO
COOH
H
OH HgO
H
OH
CH2OH
CH2OH
D-(+)-甘油醛
COOH H OH [H]
CH2OH
D-(-)-甘油酸
COOH
H
OH
CH3
03.01.2D02-1 (-)-甘油酸
编辑ppt D-(-)-乳酸
12
木糖
CHO
CHO
CH
D-
(2-O) H-
异木糖
CHO
CHO
CH 2 OH
CH 2 OH
CH 2 OH
CH 2 OH
CH 2 OH CH 2 OH
CH 2 OH
CH 2 OH
D -(+ )- D -(+ )阿 洛03糖.01.202阿1 卓 糖
D -(+ )- D -(+ )- D -(-)- D -(-)葡 萄 糖 甘 露 糖 古编罗辑糖ppt 艾 杜 糖
结构。其构造式如下：
C2H C * H C * H C * H C * C HHO C2H C * H C * H C * H CC2
OH OO HO HO HH OH OO HO HO HO
葡 萄 糖
果 糖
（二）、单糖的构型 葡萄糖有四个手性碳原子，因此，它有
24=16个对映异构体。所以，只测定糖的构造 式是不够的，还必须确定它的构型。
2、低聚糖——含2~10个单糖结构的缩合
物。以二糖最为多见，如蔗糖、麦芽糖、乳
糖等。
03.01.2021
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5
3、多糖 ——含10个以上单糖结构的缩合 物。如淀粉、纤维素等。
§ 19-2 单 糖
单糖可根据分子中所含碳原子的数目分 为戊糖、己糖等。
自然界中存在最广泛的单糖是葡萄糖 （多羟基醛）、果糖（多羟基酮）和核糖。 我们以葡萄糖和果糖为代表来讨论单糖。
CHOH
CHOH CHOH
CHOCOCH3
CHOCOCH3 CH2OCOCH3
COOH CH2 CH2
HI CH2 [H] CH2
CH2 CH3
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9
实验证明，葡萄糖的分子式为C6H12O6， 为2，3，4，5，6，-五羟基己醛的基本结构。
果糖为1，3，4，5，6，-五羟基己酮的基本
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10
1．相对构型和绝对构型
① 相对构型：人为规定的标准。
D/L法：以甘油醛作为标准，和C*相连
的-OH在右边的为D构型，在左边的为L构
型。
CHO
CHO
H
OH
HO
H
CH2OH D-(+)-甘油醛
CH2OH L-(-)-甘油醛
D、L只表示构型，（+）、（-）表
示旋光方向，两者之间没有必然的联系。
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CHO
CH 2 OH
D -(+ )-甘 油 醛
CHO
CHO
CH 2 OH
D -(-)-
赤藓糖
CHO
CHO
CH 2 OH
D -(-)-
苏阿糖
CHO
CHO
CH 2 OH
D -(-)-
核糖
CHO
CHO
D
CH
-(-
)2-OH
树胶糖
CHO
CHO
CH 2 OH
D -(都是由C、H、O三种元素
组成，且都符合Cn(H2O)m的通式，所以称之 为碳水化合物。例如：
葡萄糖的分子式为C6H12O6，可表示为 C6(H2O)6
蔗糖的分子式为C12H22O11，可表示为 C12(H2O)11等。
但有的糖不符合碳水化合物的比例，
例如：鼠李糖C5H12O5（甲基糖）；脱氧核
碳水化合物又称为糖类，是植物光合作 用的产物，是一类重要的天然有机化合物， 对于维持动植物的生命起着重要的作用。
碳水化合物是最大的而且分布最广的一 类天然产物，几乎存在于所有生物体中。
一、碳水化合物的涵义
糖： 多羟基醛和多羟基酮及其缩合物，或
水解后能产生多羟基醛、酮的一类有机化合
物。03.01.2021
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CH NOH
D-葡萄糖酸
正已烷
HO CN HC
CHOH CHOH CHOH CHOH
Br2,H2O
HI
NH2OH
HOH2C
CHO OH OH OH OH
HCN
CH2OH CHO CHOCOCH3 CHOCOCH3
(CH3CO)2O
HNO3
D-葡萄糖二酸
Ag(NH3)2NO2
Ag↓
CHOH
CHOH H2O
一、单糖的结构
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（一）、单糖的构造式
葡萄糖、果糖等的结构已在上个世纪由 被誉为“糖化学之父”的费歇尔（Fischer） 及哈沃斯（Haworth）等化学家的不懈努力 而确定。
[实验现象]： ① 起银镜反应，说明有醛基。
② 与NH2OH缩合，说明有羰基。
③ 和酸酐酰基化生成酯，酯水解后可得5 分子乙酸，说明有5个羟基。