有机化学糖类学习教案.pptx
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1、会计学1有机化学有机化学(yu j hu xu)糖类糖类第一页,共62页。丙醛糖 醛糖 丁醛糖 单糖(dn tn)戊醛糖糖 寡糖 酮糖 己醛糖 多糖第一节第一节第一节第一节 糖的定义糖的定义糖的定义糖的定义(dngy)(dngy)和分类和分类和分类和分类定义:多羟基醛酮或经简单水解能生成(shn chn)多羟基 醛酮的化合物称为糖。第1页/共62页第二页,共62页。植物 nCO2 +m H2O Cn(H2O)m动物(dngw)Cn(H2O)m +nO2 nCO2 +m H2O +能量h 最小的酮糖CH2OHCHOHOH最小的醛糖叶绿素叶绿素第2页/共62页第三页,共62页。H左,HO右,D系列
2、(xli)H右,HO左,L系列(xli)第二节第二节第二节第二节 单糖的链式结构单糖的链式结构单糖的链式结构单糖的链式结构(jigu)(jigu)及表示方法及表示方法及表示方法及表示方法第3页/共62页第四页,共62页。实例(shl)系统命名法 习惯命名法 类别第三节第三节第三节第三节 单糖单糖单糖单糖(dn tn(dn tn)的命名的命名的命名的命名(2R)-2,3-二羟基(qingj)丙醛 D-(+)甘油醛丙醛糖(2R,3R,4R)-2,3,4,5-四羟基(qingj)戊醛 D-(-)-核糖 戊醛糖(3S,4R,5R)-3,4,5,6-四羟基(qingj)已-2-酮 D-(-)-果糖 已酮
3、糖第4页/共62页第五页,共62页。一 葡萄糖的变旋现象,某些特性及环型结构的提出(t ch)二 葡萄糖环型结构的画法-哈武斯透视式三 葡萄糖的构象式第四节 单糖(dn tn)的环型结构第5页/共62页第六页,共62页。一一一一 葡萄糖的变旋现象,葡萄糖的变旋现象,葡萄糖的变旋现象,葡萄糖的变旋现象,某些特性某些特性某些特性某些特性(txng)(txng)及环型结构及环型结构及环型结构及环型结构 一个有旋光的化合物,放入溶液中,它的旋光度逐渐(zhjin)变化,最后达到一个稳定的平衡值,这种现象称为变旋现象。1.葡萄糖的变旋现象(xinxing)第6页/共62页第七页,共62页。D-(+)-葡
4、萄糖-D-(+)-葡萄糖(无结晶水)-D-(+)-葡萄糖在乙醇在乙醇(y chn)中重结晶中重结晶在吡啶在吡啶(bdng)中中重结晶重结晶在HOAc中重结晶mp 146oCmp 148-150oCH2OH2O浓缩浓缩(nn su)()-D-(+)-葡萄糖葡萄糖 的水溶液的水溶液()-D-(+)-葡萄糖 的水溶液 D=+112o放置 D=+18.7o放置所得溶液D=52.7o第7页/共62页第八页,共62页。(1)D-葡萄糖只能与一个醇(甲醇)形成缩醛。(2)不与NaHSO3反应。(3)IR图谱中没有羰基的伸缩振动。(4)1HNMR图谱中没有醛基质(j zh)子的吸收峰。(5)能与斐林试剂、土伦
5、试剂、H2NOH、HCN、Br2水 等发生反应。(有醛基)2 2 葡萄糖的其它葡萄糖的其它葡萄糖的其它葡萄糖的其它(qt)(qt)特性特性特性特性无醛基葡萄糖的链式结构无法合理解释(jish)上述各种特性第8页/共62页第九页,共62页。受环状半缩醛、半缩酮的启迪(qd),提出糖的环形结构。3.3.糖环形糖环形糖环形糖环形(hun xn(hun xn)结构的结构的结构的结构的提出提出提出提出HOCH2CH2CH2CHOHOCH2CH2CH2CH2CHO第9页/共62页第十页,共62页。二二二二 葡萄糖环型结构葡萄糖环型结构葡萄糖环型结构葡萄糖环型结构(jigu)(jigu)的画法的画法的画法的
6、画法-哈武斯透哈武斯透哈武斯透哈武斯透视式视式视式视式向右倒下(do xi)绕成环C3-C4键旋转(xunzhun)-D-呋喃葡萄糖-D-呋喃葡萄糖第10页/共62页第十一页,共62页。+-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖-D-吡喃葡萄糖or将单糖的将单糖的将单糖的将单糖的FischerFischer构象式改写构象式改写构象式改写构象式改写(g(g ixi)ixi)成成成成HoworthHoworth透视式透视式透视式透视式-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖第11页/共62页第十二页,共62页。葡萄糖的存在葡萄糖的存在葡萄糖的存在葡萄糖的存在(cnzi)(cnzi)形式形式形式形式-D-吡喃葡萄糖-D-吡喃葡
7、萄糖吡喃葡萄糖-D-呋喃(fnn)葡萄糖-D-呋喃(fnn)葡萄糖63.6%36.4%0.01%(3)(4)(2),所以(suy),混合物中-D-吡喃葡萄糖多。(1)(2)(3)(4)第13页/共62页第十四页,共62页。一 糖的递增(dzng)反应 克里安尼氰化增碳法二 糖的递降反应 1)佛尔递降反应 2)芦福递降法三 差向异构化四 形成糖脎五 氧化六 还原七 形成糖苷八 酯化反应第五节 单糖(dn tn)的反应第14页/共62页第十五页,共62页。一一一一 糖的递增糖的递增糖的递增糖的递增(dzng)(dzng)反应反应反应反应-克里安尼氰化克里安尼氰化克里安尼氰化克里安尼氰化增碳法增碳法
8、增碳法增碳法pH=3-5HCNH3O+H3O+Na-Hg H2ONa-Hg H2OpH=3-5第15页/共62页第十六页,共62页。*1.原来分子的手性碳原子,对新生原来分子的手性碳原子,对新生(xnshng)的手性碳原的手性碳原子具子具 有一定的感应作用,所以两个差向异构体是不等有一定的感应作用,所以两个差向异构体是不等 量的。量的。*2.若用若用Na-Hg乙醇溶液还原,则产物两端均为醇。乙醇溶液还原,则产物两端均为醇。*3.该反应产率不高,主要用于研究结构。该反应产率不高,主要用于研究结构。第16页/共62页第十七页,共62页。二二二二 糖的递降糖的递降糖的递降糖的递降(d jin(d j
9、in)反应反应反应反应1 佛尔递降(d jin)法-HCN H2NOH,Ac2O NaOAc-HOAcMeO-MeOHMeOHMeO-醛加醛加HCN的的逆反应逆反应 碱乙酰化酯交换第17页/共62页第十八页,共62页。2 2 芦福递降芦福递降芦福递降芦福递降(d jin(d jin)法(氧化脱羧)法(氧化脱羧)法(氧化脱羧)法(氧化脱羧)CaBr2,CaCO3H2O2,Fe 3+40oC-CO2D-阿拉伯糖阿拉伯糖 电解(dinji)氧化第18页/共62页第十九页,共62页。三三三三 差向异构化差向异构化差向异构化差向异构化在弱碱性条件下,糖中与羰基相邻的不对称(duchn)碳原子的构型发生变
10、化,这称为差向异构化。D-果糖(gutng)弱碱(ru jin)如吡啶、三级胺等(差向异构化)D-葡萄糖D-甘露糖烯二醇第19页/共62页第二十页,共62页。四四四四 形成形成形成形成(xngchng)(xngchng)糖脎糖脎糖脎糖脎 一分子(fnz)糖和三分子(fnz)苯肼反应,在糖的1,2-位形成二苯腙(称为脎)的反应称为成脎反应。第20页/共62页第二十一页,共62页。成脎反应的应用:成脎反应的应用:1.用来鉴别各种糖(因为不同用来鉴别各种糖(因为不同(b tn)的糖脎结晶形的糖脎结晶形状不同状不同(b tn),熔点不同熔点不同(b tn),形成的时,形成的时间也不同间也不同(b tn
11、))。糖脎都是黄色晶体。)。糖脎都是黄色晶体。2.用于研究糖的构型(葡萄糖、甘露糖、果糖具有相用于研究糖的构型(葡萄糖、甘露糖、果糖具有相同的糖脎,这说明这三个糖除第一和第二个碳原子同的糖脎,这说明这三个糖除第一和第二个碳原子构型不同构型不同(b tn)外,其它碳原子的构型完全相同)外,其它碳原子的构型完全相同)第21页/共62页第二十二页,共62页。五五五五 糖的氧化糖的氧化糖的氧化糖的氧化(y(y nghu)nghu)反应反应反应反应还原糖和非还原糖的概念:凡是对斐林试剂(shj)、土伦试剂(shj)、本尼迪特试剂(shj)呈正反应的糖称为还原糖,呈负反应的糖称为非还原糖。斐林试剂(硫酸酮
12、和碱性(jin xn)酒石酸钾钠)土伦试剂(硝酸银的氨水溶液)本尼迪特试剂(柠檬酸、硫酸铜、碳酸钠配制成)第22页/共62页第二十三页,共62页。1.用斐林试剂用斐林试剂(shj)、土伦试剂、土伦试剂(shj)、本尼迪特试剂、本尼迪特试剂(shj)氧化氧化斐林试剂(shj)or 土伦试剂(shj)or 本尼迪特试剂(shj)D-葡萄糖D-葡萄糖酸第23页/共62页第二十四页,共62页。2、氧化(ynghu)反应醛糖的分子中含有醛基,所以容易被弱氧化剂氧化,能将斐林试剂还原生成氧化亚铜砖红色沉淀(chndin),能将多伦试剂还原生成银境。此外本尼迪特试剂也能被醛糖还原生成氧化亚铜砖红色沉淀(ch
13、ndin),常在临床检验中使用。+多伦试剂(shj)(斐林试剂(shj))+Ag(Cu2O)酮糖具有-羟基酮的结构,在碱性溶液中可发生差向异构体,故也能被上述弱氧化剂氧化,利用上述碱性试剂不能区分醛糖和酮糖。+多伦试剂(斐林试剂)+Ag(Cu2O)第24页/共62页第二十五页,共62页。2.2.用溴水氧化用溴水氧化用溴水氧化用溴水氧化(y(y nghu)-nghu)-形成糖酸(区别酮糖形成糖酸(区别酮糖形成糖酸(区别酮糖形成糖酸(区别酮糖和醛糖)和醛糖)和醛糖)和醛糖)Br-H2O pH=5与与C5上羟基上羟基(qingj)成酯成酯与C4上羟基(qingj)成酯在弱酸性条件下不会在弱酸性条件下
14、不会发生异构化。发生异构化。D-葡萄糖酸-内酯D-葡萄糖酸-内酯D-葡萄糖酸第25页/共62页第二十六页,共62页。3.3.电解电解电解电解(dinji)(dinji)氧化(用来制备糖酸)氧化(用来制备糖酸)氧化(用来制备糖酸)氧化(用来制备糖酸)CaBr2,CaCO3D-葡萄糖酸钙(钙片)葡萄糖酸钙(钙片)电解(dinji)氧化第26页/共62页第二十七页,共62页。(1)稀硝酸能把醛糖氧化成糖二酸。(2)稀硝酸氧化酮糖时导致C1-C2键断裂,用来区别醛糖和酮糖或用来测定结构(jigu)。(3)浓硝酸能使二级醇氧化,进一步导致C-C键断裂,因此不能使用。4.4.用硝酸用硝酸用硝酸用硝酸(xi
15、o sun)(xio sun)氧化氧化氧化氧化稀HNO3第27页/共62页第二十八页,共62页。5.5.用高碘酸氧化用高碘酸氧化用高碘酸氧化用高碘酸氧化(y(y nghu)nghu)RCHO +RCHO +H3IO4反反应应(fnyng)机机理理+5HIO4 5 HCOOH +CH2O第28页/共62页第二十九页,共62页。六六六六 单糖单糖单糖单糖(dn tn(dn tn)的还原的还原的还原的还原1 糖糖醇H2,兰尼,兰尼Ni,or NaBH4D-葡萄糖葡萄糖(L-山梨糖醇)山梨糖醇)第29页/共62页第三十页,共62页。七七七七 形成形成形成形成(xngchng)(xngchng)糖苷糖苷
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