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碳水化合物
教学目的要求:了解碳水化合物是多羟基醛酮及其衍生物,纤维素、淀粉的结构、性质,掌握糖的D-L构型,单糖的递升、递降、成脎、氧化还原反应,苷的形成与水解,环状构型的Haworth表示法,葡萄糖的椅式构象,α,β-型,环式、链式异构体互变,还原糖与非还原糖,糖类的鉴别与结构推导,麦芽糖、蔗糖、纤维二糖、乳糖的结构。
碳水化合物又称糖类,为碳氢氧化合物可分为单糖、低聚糖、多糖三类。
(1) 单糖,不能水解成更简单的多羟基醛、酮的碳水化合物。如葡萄糖、果糖。
(2) 低聚糖,可水解成数个单糖分子的碳水化合物。如蔗糖,麦芽糖。
(3) 多糖,可水解成十个以上单糖分子的碳水化合物。如淀粉、纤维素。
第一节 单糖
以葡萄糖和果糖为例讨论单糖的构造、构型、构象及理化性质
一单糖的构造式
以葡萄糖为例:
(1) 分子式C6H12O6, 钠汞齐还原得己六醇,说明碳链的骨架是C-C-C-C-C-C.
(2) 与羟胺、苯肼等羰基试剂作用,说明有羰基。用溴水氧化得含羧基的化合物,说明是醛基。
(3) 与乙酸酐的反应,说明有五个羟基,葡萄糖的开链结构为:
为己醛糖
果糖的开链结构为:为己酮糖
二、单糖的构型
1 相对构型
最简单的单糖是2,3-二羟基丙醛(甘油醛)和二羟基丙酮。甘油醛有一个手性碳原子,有一对对映体,其菲舍尔投影式和名称如下:
D-(+)-甘油醛L-(-)-甘油醛
己糖有4个手性碳原子,有16个异构体,(见P581)葡萄糖有如下构型:
D-葡萄糖
P581表中列出D型醛糖的构型和名称。自然界中存在的为D型糖。各D型异构体都有一个L型的对映异构体,如D-(+)-葡萄糖的对映异构体是L-(-)-葡萄糖,它们的旋光度相等,方向相反。
问题19-1果糖有几个对映异构体?
2. 构型的标记和表示方法
除用D,L-名称对构型进行标记,也采用R,S标记法。
D-(+)-甘油醛L-(-)-甘油醛
R-(+)-甘油醛S-(-)-甘油醛
D-(+)-葡萄糖(2R,3S,4R,5R-2,3,4,5,6-五羟基己醛)
D-(+)-葡萄糖可写成以下形式:
费歇尔投影式不可离开平面翻转
问题19-2 用R,S法命名D-(-)核糖
2R,3R,4R-2,3,4,5-四羟基戊醛
三、单糖的环状结构
(1) 问题的提出
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