汪小兰有机化学课件第四版141学习教案.pptx

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1、会计学1汪小兰有机汪小兰有机(yuj)化学课件第四版化学课件第四版141第一页，共58页。碳水化合物碳水化合物糖是一切生物能量的主要糖是一切生物能量的主要(zhyo)来源。动物和植来源。动物和植物通过如下的循环维持了二氧化碳与氧的平衡物通过如下的循环维持了二氧化碳与氧的平衡植物光合作用(gungh-zuyng)动物呼吸作用第2页/共58页第二页，共58页。分类：分类：单糖：不能水解的多羟基醛、酮。单糖：不能水解的多羟基醛、酮。寡糖（低聚糖）：能分解为寡糖（低聚糖）：能分解为2-10个单糖。双糖个单糖。双糖(shun tn)(贰糖贰糖)最常见。最常见。多糖（高聚糖）：能分解为几百、几千个单糖多糖

2、（高聚糖）：能分解为几百、几千个单糖 醛糖：葡萄糖醛糖：葡萄糖酮糖酮糖:果糖果糖(gutng)碳原子数分：碳原子数分：丁糖，戊糖，己糖丁糖，戊糖，己糖第3页/共58页第三页，共58页。一、单糖一、单糖(dn tn)丁醛糖丁醛糖 丁酮糖丁酮糖 戊醛糖戊醛糖 戊酮糖戊酮糖 已醛糖已醛糖 已酮糖已酮糖 相相应应(xingyng)的的醛醛糖和糖和酮酮糖是同分糖是同分异构异构体体分为分为(fn wi)醛糖和酮糖，自然界中五、六碳糖最普遍醛糖和酮糖，自然界中五、六碳糖最普遍 第4页/共58页第四页，共58页。1 1、单糖的构型和命名单糖的构型和命名 用费歇尔投影式表示用费歇尔投影式表示(biosh)(bi

3、osh)，如，如D-D-葡萄糖葡萄糖 旋光异构体的数目：旋光异构体的数目：2n2n个，个，n n为手性碳原子的个数为手性碳原子的个数第5页/共58页第五页，共58页。D，L构型表示法：构型表示法：人为规定甘油醛的构型，并以其作为参考人为规定甘油醛的构型，并以其作为参考(cnko)标准。标准。构型与D-甘油醛相当(xingdng)的，叫D-型；与L-甘油醛相当(xingdng)的，叫L-型。由此确定出的构型叫相对构型。第6页/共58页第六页，共58页。D-(-)-乳酸乳酸(r sun)L-(+)-乳酸乳酸(r sun)D,L构型只考虑构型只考虑(kol)一个手性碳一个手性碳原子的构型。如结构的化

4、合物。原子的构型。如结构的化合物。R，S 标记法：标记法：第7页/共58页第七页，共58页。糖类物质多用俗名。糖类物质多用俗名。D、L表表示示(biosh)构构型型，只只考考虑虑与与羰羰基基最最远远的的手手性碳原子性碳原子第8页/共58页第八页，共58页。碳链的增长碳链的增长(zngzhng)第9页/共58页第九页，共58页。醛糖的醛糖的D型异构体型异构体第10页/共58页第十页，共58页。酮糖的酮糖的D D型异构体型异构体 第11页/共58页第十一页，共58页。对映异构体和非对映异构体：对映异构体和非对映异构体：第12页/共58页第十二页，共58页。n nD-D-葡萄糖在不同条件葡萄糖在不同

5、条件葡萄糖在不同条件葡萄糖在不同条件(tiojin)(tiojin)下结晶，得到下结晶，得到下结晶，得到下结晶，得到2 2种晶体种晶体种晶体种晶体n na-a-型型型型 mp 146 mp 146，aD+112.2aD+112.2n nb-b-型型型型 mp 150 mp 150，aD+18.7aD+18.7n n葡萄糖溶液存在变旋光现象葡萄糖溶液存在变旋光现象葡萄糖溶液存在变旋光现象葡萄糖溶液存在变旋光现象n n（旋光性改变的现象，最终达到一个固定的值）（旋光性改变的现象，最终达到一个固定的值）（旋光性改变的现象，最终达到一个固定的值）（旋光性改变的现象，最终达到一个固定的值）n na-a-

6、型型型型 aD+112.2 +52.7 aD+112.2 +52.7n nNMR,IRNMR,IR谱没有谱没有谱没有谱没有-CHO-CHO的特征峰的特征峰的特征峰的特征峰n n形成缩醛时只需要一分子醇。形成缩醛时只需要一分子醇。形成缩醛时只需要一分子醇。形成缩醛时只需要一分子醇。2、单糖、单糖(dn tn)的环形的环形结构结构问题问题(wnt)的提出的提出第13页/共58页第十三页，共58页。结晶状态结晶状态(zhungti)(zhungti)的单糖以环形半缩醛的单糖以环形半缩醛(或半缩酮或半缩酮)的形式存在的形式存在成环后，形成一个成环后，形成一个(y)新的手性碳原子。新的手性碳原子。型：苷

7、羟基与型：苷羟基与C5(决定构型的决定构型的C)的羟基同侧的羟基同侧型：苷羟基与型：苷羟基与C5 的羟基异侧的羟基异侧（苷羟基（苷羟基(qingj)）第14页/共58页第十四页，共58页。-D-()-葡萄糖D-()-葡萄糖-D-()-葡萄糖 苷羟基苷羟基半缩醛羟基半缩醛羟基苷羟基苷羟基D：112 19含量：含量：36%极少极少 64%平衡时溶液平衡时溶液D=52.5-D-()-葡萄糖与葡萄糖与-D-()-葡萄糖互为异头物葡萄糖互为异头物第15页/共58页第十五页，共58页。-D-()-葡萄糖葡萄糖-D-()-葡萄糖葡萄糖 透视式哈武斯(Haworth)式旋转90 弯曲弯曲成环状成环状C4C5键

8、旋转键旋转费歇尔投影式第16页/共58页第十六页，共58页。+-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖or-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖葡萄糖的哈武斯透视葡萄糖的哈武斯透视(tush)式式第17页/共58页第十七页，共58页。型，型，36%型，型，64%构象构象(u xin)式式第18页/共58页第十八页，共58页。果糖果糖(gutng)的吡喃环形半缩醛和呋喃环形半缩的吡喃环形半缩醛和呋喃环形半缩醛醛第19页/共58页第十九页，共58页。果糖果糖(gutng)的结构的结构有变旋现象。有变旋现象。五种构型可相互转化，最终达成平衡。五种构型可相互转化，最终达成平衡。呋喃吡喃-D-()-吡喃

9、果糖-D-()-呋喃果糖-D-()-呋喃果糖-D-()-吡喃果糖D-()-果糖(开链式)旋转90。弯曲成环状第20页/共58页第二十页，共58页。3、单糖的物理性质、单糖的物理性质单糖都是无色晶体，有甜味。单糖都是无色晶体，有甜味。水中溶解度大。过饱和溶液：糖浆。水中溶解度大。过饱和溶液：糖浆。变旋现象变旋现象-D-葡萄糖溶液：葡萄糖溶液：+112 o +52.7 o -D-葡萄糖溶液：葡萄糖溶液：+18.7 o +52.7 o第21页/共58页第二十一页，共58页。4、单糖的化学性质、单糖的化学性质具有醇、醛酮的性质：成醚、酯；氧化；加成等。具有醇、醛酮的性质：成醚、酯；氧化；加成等。(1)

10、氧化氧化 醛醛糖糖、酮酮糖糖都都能能被被吐吐伦伦试试剂剂、斐斐林林试试剂剂、本本尼尼迪迪特特（Benedict)试试剂剂（硫硫酸酸铜铜、碳碳酸酸钠钠、柠柠檬檬酸酸钠钠混混合合液液）氧化。氧化。本本尼尼迪迪特特试试剂剂：硫硫酸酸铜铜、碳碳酸酸钠钠、柠柠檬檬酸酸钠钠混混合合液液。氧化亚铜氧化亚铜 用作单糖的定性用作单糖的定性(dng xng)和定量鉴定。和定量鉴定。第22页/共58页第二十二页，共58页。D-葡萄糖酸葡萄糖酸D-葡萄糖葡萄糖or 本尼迪特试剂本尼迪特试剂斐林试剂斐林试剂 or 土伦试剂土伦试剂第23页/共58页第二十三页，共58页。酮糖不能被溴水氧化，可用溴水来区别酮糖不能被溴水氧

11、化，可用溴水来区别(qbi)醛糖和酮糖。醛糖和酮糖。例：葡萄糖和果糖例：葡萄糖和果糖第24页/共58页第二十四页，共58页。（2 2）还原）还原(hun yun)(hun yun)D-()-葡萄糖葡萄糖D-()-葡萄糖醇葡萄糖醇第25页/共58页第二十五页，共58页。D-山梨醇山梨醇D-甘露醇甘露醇D-果糖果糖第26页/共58页第二十六页，共58页。（3 3）成脎反应）成脎反应(fnyng)(fnyng)D-()-葡萄糖D-()-葡萄糖苯腙D-()-葡萄糖脎第27页/共58页第二十七页，共58页。D-()-果糖(gutng)D-()-果糖(gutng)苯腙D-()-果糖(gutng)脎鉴别糖的

12、重要反应。鉴别糖的重要反应。成糖脎的时间不一样，糖脎不溶于水，有特定的熔点和晶形。成糖脎的时间不一样，糖脎不溶于水，有特定的熔点和晶形。第28页/共58页第二十八页，共58页。第29页/共58页第二十九页，共58页。利用(lyng)成脎反应可把醛糖转变成酮糖。D-()-葡萄糖D-()-葡萄糖脎醛酮糖D-()-果糖(gutng)第30页/共58页第三十页，共58页。（4）差向异构化只有(zhyu)一个手性碳原子构型相反者，彼此成为差向异构体：单糖与稀碱共热则发生(fshng)异构化反应。D-()-果糖(gutng)D-()-葡萄糖D-()-甘露糖在稀碱溶液中，酮糖能转变成醛糖，可发生斐林反应和银

13、镜反应。顺烯醇式反烯醇式第31页/共58页第三十一页，共58页。（5）莫利施）莫利施(Molish)试验试验 糖糖的的水水溶溶液液中中加加入入-萘萘酚酚的的酒酒精精溶溶液液，沿沿试试管管壁壁小小心心地地注注入入浓浓硫酸，不要摇动试管，在两层液面间可形成一个硫酸，不要摇动试管，在两层液面间可形成一个(y)紫色环。紫色环。用于鉴别糖类。所有的糖都有这种反应。用于鉴别糖类。所有的糖都有这种反应。第32页/共58页第三十二页，共58页。（6）成苷反应）成苷反应 半缩醛半缩醛(酮酮)可继续和醇作用形成可继续和醇作用形成(xngchng)缩醛缩醛(酮酮)，糖的缩醛，糖的缩醛(酮酮)叫糖苷叫糖苷配糖体配糖体

14、糖苷键糖苷键第33页/共58页第三十三页，共58页。甲基化法甲基化法甲基甲基-D-葡萄糖苷葡萄糖苷 甲基甲基-2,3,4,6-四四-O-甲基甲基-D-葡萄糖苷葡萄糖苷5 5、半缩醛环的大小、半缩醛环的大小(dxio)(dxio)测定测定2,3,4,6-四四-O-甲基甲基-D-葡萄糖葡萄糖第34页/共58页第三十四页，共58页。123456123451234CH2OCH3COOH+56第35页/共58页第三十五页，共58页。高碘酸法高碘酸法5 HCOOH +CH2O5HIO4第36页/共58页第三十六页，共58页。6 6、重要重要(zhngyo)(zhngyo)的的单糖单糖1D-核糖及核糖及D-

15、2-脱氧核糖脱氧核糖 2核糖核酸核糖核酸(h tn h sun)及脱氧核糖核酸及脱氧核糖核酸(h tn h sun)的重要的重要组分组分-D-核糖核糖 D-核糖核糖 -D-核糖核糖-D-2-脱氧核糖脱氧核糖 D-2-脱氧核糖脱氧核糖 -D-2-脱氧核糖脱氧核糖第37页/共58页第三十七页，共58页。2.D-葡萄糖葡萄糖(右旋糖右旋糖)3.存在于葡萄等水果中。存在于葡萄等水果中。4.无色结晶。无色结晶。5.易溶于水，稍溶于乙醇，不溶于乙醚、烃类。易溶于水，稍溶于乙醇，不溶于乙醚、烃类。6.甜度约为蔗糖的甜度约为蔗糖的 70%。7.多以糖苷的形式多以糖苷的形式(xngsh)存在，存在于植物的种存在

16、，存在于植物的种子、根、叶、花中。子、根、叶、花中。8.淀粉或纤维水解得到淀粉或纤维水解得到D-葡萄糖。葡萄糖。第38页/共58页第三十八页，共58页。3、D-果糖果糖(左旋糖左旋糖)存在于水果、蜂蜜中。存在于水果、蜂蜜中。最甜的一个糖最甜的一个糖无色结晶。无色结晶。易溶于水，可溶于乙醇易溶于水，可溶于乙醇(y chn)、乙醚。、乙醚。第39页/共58页第三十九页，共58页。二、糖苷二、糖苷(tnggn)-D-()-甲基葡萄糖苷甲基葡萄糖苷-D-()-甲基葡萄糖苷甲基葡萄糖苷结构稳定(wndng)，在水溶液中不能转化为链式。没有还原性。没有变旋现象。不能成脎。在酸性条件下，能水解成糖。含羟基的

17、化合物叫配基或苷元。第40页/共58页第四十页，共58页。三、双三、双 糖糖两分子单糖以苷的形式相互结合而成的化合物。水解两分子单糖以苷的形式相互结合而成的化合物。水解(shuji)生成单糖。生成单糖。分为还原性双糖和非还原性双糖。分为还原性双糖和非还原性双糖。一、非还原性双糖一、非还原性双糖 两个两个(lin)单糖的半缩醛羟基失水而成。单糖的半缩醛羟基失水而成。两个两个(lin)单糖都成苷。单糖都成苷。没有变旋现象和还原性，不能成脎。没有变旋现象和还原性，不能成脎。蔗糖（蔗糖（C12H22O11）又称甜菜糖，因在甘蔗和甜菜中含量很多。又称甜菜糖，因在甘蔗和甜菜中含量很多。无色晶体，熔点：无色

18、晶体，熔点：180，易溶于水。，易溶于水。相对甜度：相对甜度：葡萄糖：蔗糖：果糖葡萄糖：蔗糖：果糖=1 1.45 1.65 白糖、红糖、砂糖等都为蔗糖。白糖、红糖、砂糖等都为蔗糖。第41页/共58页第四十一页，共58页。D-()-葡萄糖D-()-果糖蔗糖20 +66.5 52 92 D转化糖20=20D 蔗糖(zhtng)不是还原糖。不能还原斐林试剂和吐伦试剂。不能成脎或肟，没有变旋现象，说明蔗糖(zhtng)分子中不含苷羟基，不能转变成开链式。第42页/共58页第四十二页，共58页。由-D-()-葡萄糖和-D-()-呋喃果糖通过苷羟基(qingj)脱水而成。费歇尔投影(tuyng)式哈武斯透

19、视(tush)式第43页/共58页第四十三页，共58页。二、麦芽糖（C12H22O11）白色结晶，熔点：160165，溶于水，甜味(tin wi)不如蔗糖。比旋光度：136。麦芽糖麦芽糖葡萄糖葡萄糖二、还原性双糖二、还原性双糖一分子单糖的半缩醛羟基与另一分子单糖的羟基失水而成。一分子单糖的半缩醛羟基与另一分子单糖的羟基失水而成。一个一个(y)单糖成苷，另一单糖仍保留半缩醛羟基，可以形成开链式。单糖成苷，另一单糖仍保留半缩醛羟基，可以形成开链式。具有单糖的性质：变旋现象和还原性，成脎。具有单糖的性质：变旋现象和还原性，成脎。第44页/共58页第四十四页，共58页。麦芽糖有变旋现象，能还原(hun

20、 yun)斐林试剂和吐伦试剂，能成腙和脎，是还原(hun yun)糖。说明麦芽糖分子中含有苷羟基，能转变成开链式。由两个-D-()-葡萄糖通过-1,4-糖苷键结合而成。-1,4-糖苷键未成苷部分成苷部分()-麦芽糖第45页/共58页第四十五页，共58页。三、纤维二糖（三、纤维二糖（C12H22O11）白色晶体，熔点：白色晶体，熔点：225，可溶于水，具有右旋性。，可溶于水，具有右旋性。纤维素的结构单位，可通过纤维素水解得到。纤维素的结构单位，可通过纤维素水解得到。一种还原一种还原(hun yun)糖。糖。由两个由两个-D-()-葡萄糖通过葡萄糖通过-1,4-糖苷键结合而成。糖苷键结合而成。-1

21、,4-糖苷键未成苷部分成苷部分()-纤维二糖第46页/共58页第四十六页，共58页。10-6 多多 糖糖 一般一般(ybn)不溶于水，或在水中形成胶体溶液，无甜味。不溶于水，或在水中形成胶体溶液，无甜味。没有还原性和变旋现象。没有还原性和变旋现象。常见的多糖有淀粉、糊精、纤维素等。常见的多糖有淀粉、糊精、纤维素等。一、淀粉(dinfn)淀粉(dinfn)主要存在于植物的种子和根中，如玉米、小麦、马铃薯等。是绿色植物光合作用的产物。普通淀粉(dinfn)由直链淀粉(dinfn)（1020%）和支链淀粉(dinfn)（8090%）组成。直链淀粉(dinfn)溶于热水，遇碘变成蓝色。支链淀粉(din

22、fn)不溶于水，在热水中膨胀成糊状，遇碘变成紫色。淀粉 糊精 麦芽糖 -D-()-葡萄糖第47页/共58页第四十七页，共58页。由-D-()-葡萄糖以-1,4-糖苷键结合(jih)而成。分子内氢键使直链卷成螺旋。链端中部链尾直链淀粉的结构第48页/共58页第四十八页，共58页。第49页/共58页第四十九页，共58页。支链淀粉分子比直链淀粉大，是由6006，000个-D-葡萄糖连接而成的枝状化合物。每个支链约含有(hn yu)2025个葡萄糖单位，它们相互间亦是以l,4-糖苷键连接的。支链淀粉的分子量约在100，0001，000，000之间。第50页/共58页第五十页，共58页。纤维素 纤维四糖

23、 纤维三糖 纤维二糖 -D-()-葡萄糖二、纤维素及其衍生物二、纤维素及其衍生物1.纤维素（纤维素（C6H10O5）植物细胞壁的重要成分。植物细胞壁的重要成分。棉花、亚麻、木材和其它植物的骨干等都是由纤维素构成的。棉花、亚麻、木材和其它植物的骨干等都是由纤维素构成的。白色固体白色固体(gt)，不溶于水和有机溶剂，能溶于氢氧化铜的氨溶液，不溶于水和有机溶剂，能溶于氢氧化铜的氨溶液，加酸又重新沉淀出来。加酸又重新沉淀出来。无还原性，很难水解，一般在浓酸或稀酸加压下进行。无还原性，很难水解，一般在浓酸或稀酸加压下进行。第51页/共58页第五十一页，共58页。由-D-()-葡萄糖以-1,4-糖苷键结合

24、(jih)而成。人不能消化吸收纤维素，食草动物可以(ky)。第52页/共58页第五十二页，共58页。纤维素是由1，000l0，000个D一葡萄糖通过1，4糖苷键连接成的一条没有分支的长链。不卷成螺旋状。链间借分子(fnz)间氢键形成麻绳状结构。第53页/共58页第五十三页，共58页。纤维素比淀粉的化学性质稳定(wndng)并且机械强度较高：纤维素是由许多直链的纤维素分子组成，其中还存在数目众多的羟基，能形成许多氢键，纤维素分子间依靠这些氢键彼此相连形成牢固的纤维胶束，每一胶束约由60个纤维素分子所组成。胶束再定向排列形成网状结构。这种结构使纤维素具有很好的机械强度和化学稳定(wndng)性。第

25、54页/共58页第五十四页，共58页。2.纤维素的重要(zhngyo)衍生物钠羧甲基纤维素（Na-CMC）n：聚合度，决定钠羧甲基纤维素水溶液的粘度。聚合度越高，粘度越大。三种(sn zhn)类型：高粘度、中粘度和低粘度。取代度：取代度越高，水溶性越好。作用(zuyng)：洗涤剂中作增稠剂，洗衣粉中作抗污垢再沉积剂。钻井泥浆中作降失水剂，悬浮剂等。第55页/共58页第五十五页，共58页。钠羧甲基纤维素的制法：第56页/共58页第五十六页，共58页。作业作业(zuy)：3，a：(ii),(iii)6:a,b81112：a,b,d13第57页/共58页第五十七页，共58页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)！第58页/共58页第五十八页，共58页。