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1、沟由N克孥攸L电子教案课程名称：有机化学开课单位：材料与化学工程学院教材章节题目及课时分配：第十三章糖2学时教学要求：1 .掌握单糖的结构及性质。2 .了解二糖、三糖的结构及性质。3、熟悉多糖的种类及特点。重点：1.单糖的结构。2.单糖的性质难点：单糖的结构教学手段及教具：多媒体与板书结合讲授内容及时间分配：一、单糖的结构30分钟二、单糖的性质30分钟三、二糖和三糖15分钟四、多糖15分钟五、总结及作业10分钟课后作业P383：12-3,12-5,12-7,12-8,12-9参考资料教材：有机化学华东理工有机化学教研室主编高等教育出版社参考书：有机化学高鸿宾主编高等教育出版社有机化学古练权主编
2、高等教育出版社有机化学刑其毅主编高等教育出版社第十三章糖【教学重点】单糖的结构与性质。【教学难点】葡萄糖的结构。【教学基本内容】糖类化合物的分类。单糖的结构（开链式、HaWOrth式）。单糖的化学性质一一氧化、还原、成豚反应、成苜反应、成酯和成酸反应。二糖（蔗糖、麦芽糖、纤维二糖）的结构与性质简介。多糖（淀粉、纤维素）的结构与性质简介。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。一、碳水化合物的涵义糖一一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。因这类化合物都是由C、H、O三种元素组成，且都符合Cn
3、（H2）m的通式，所以称之为碳水化合物。例如：葡萄糖的分子式为C6H26,可表示为C6（H2O）6,蔗糖的分子式为Ci2H22Ou,可表示为G2（H2O）u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）；脱氧核糖C5H10O4O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（CH2。）、乙酸（C2H4O2乳酸（C3H6O3）等。因此，最好还是叫做糖类较为合理。二、分类根据其单元结构分为：单糖一一不能再水解的多羟基醛或多羟基酮。低聚糖一一含210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。多糖一一含IO个以上单糖结构的缩合物。如淀粉、纤维素等。
4、三、存在与来源糖类化合物广泛存在于自然界，是植物进行光合作用的产物。植物在日光的作用下，在叶绿素催化下将空气中的二氧化碳和水转化成葡萄糖，并放出氧气：日*6CO2+6H2OAC6H12O6+6O2叶绿素葡萄糖在植物体内还进一步结合生成多糖一一淀粉及纤维素。地球上每年由绿色植物经光合作用合成的糖类物质达数千亿吨。它既是构成掌握的组织基础，又是人类和动物赖以生存的物质基础，也为工业提供如粮、棉麻、竹、木等众多的有机原料。我国物产丰富，许多特产均是含糖衍生物，具有特殊的药用功效，有待我们去研究、开发。13.1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
5、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。一、单糖的结构（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。实验证明，葡萄糖的分子式为C6H口6,为2,3,4,5,6,-五羟基己醛的基本结构。果糖为1,3,4,5,6,-五羟基己酮的基本结构。其构造式如下：*Ch2-CH-CH-CH-CH-CHOCH2-CH-CH-CH-C-CH2IlIIIIlIIHIOHOHOHOHOHOHOHOHOHOOH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
6、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。1 .相对构型的确定糖的相对构型（D系列和L系列）是以D-（+）甘油醛和L-（一）甘油醛作为标准，将其进行与糖类化合物有关联的一系列反应联系，得到相应的糖类。这样糖类的相对构型也就可以确定了。例如，己醛糖的D型异构体与D-（+）廿油醛的关联见P581图19-1。19世纪末，20世纪初，费歇尔（EFischer）首先对糖进行了系统的研究，确定了葡萄糖的结构。葡萄糖的构型如下：(H-：H0-OH(HO-：H0HHO-HH-OHH-OHHO-HH-OHHO-HCH2OHCH2OHD-（+）葡萄糖L-（一）葡萄糖十六个己醛糖都经合得到，其中十
7、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“糖化学之父二也因而获得了1902年的诺贝尔化学奖。（38岁出成果，50岁获诺贝尔化学奖）2 .构型的标记和表示方法（1）构型的标记糖类的构型习惯用D/L名称进行标记。即编号最大的手性碳原子上OH在右边的为D型，OH在左边的为L型。八个D型的己醛糖的名称及构型见汽8”另有八个L型异构体。（2）构型的表示方法糖的构型一般用费歇尔式表示，但为了书写方便，也可以写成省写式。其常见的几种表示方法为：(hS=日C:Ho(-OH-H三HO-OH-OH-:H2OH()H0(-OH=-OH-OH:H2OH(：H0LH2OH另一种表示方法是用楔型
8、线表示指向纸平面的键，虚线表示指向纸平面后面的键。如D-(+)葡萄糖可表示为：H 6u4一CH2OHOHOH廿H=OG2 一夕 13 I 2 H OHCHOHACVOHHo-CVHHACVoHHACVoHICH2OH应当注意的是：碳链上的几个碳原子并不在一条直线上，着可从分子模型看出。把结构式横写更容易看出分子中各原子团之间的立体关系。（三）、单糖的环状结构单糖的开链结构是由它的一些性质而推出来的，因此，开链结构能说明单糖的许多化学性质，但开链结构不能解释单糖的所有性质，如： 不与品红醛试剂反应、与NaHS。4反应非常迟缓（这说明单糖分子内无典型的醛基）。 单糖只能与一分子醇生成缩醛（说明单糖
9、是一个分子内半缩醛结构）。变旋光现象，如:葡萄糖晶体m. p新配溶液的a新配溶液放置高温下用醋酸结晶而得（B型）150+ 19au逐渐增高至52常温下用乙醇结晶而得（a型）146C+1120ao逐渐减少至52由变旋现象说明，单糖并不是仅以开式存，在，均有其它的存会形式。19251930年,由X射线等现代物理方法证明，葡萄糖主要是以物g颤暴状半缩醛结构）存在的。CH2OH1 .氧环式结构CHOCH2OH2 .环状结构的Q构型和B构型糖分子中的醛基与羟基作用形成半缩醛时，由于C=O为平面结构，羟基可从平面的两边进攻C=O,所以得到两种异构体a构型和B构型。两种构型可通过开链式相互转化而达a-型开链
10、式37%0.1%63%11219。Y52这就是糖具有变旋光现象的原因。a构型一一生成的半缩醛羟基与决定单糖构型的羟基在同一侧。B构型一一生成的半缩醛羟基与决定单糖构型的羟基在不同的两侧。a-型糖与B-型糖是一对非对映体，a-型与B-型的不同在G的构型上故有称为端基异构体和异头物。3 .环状结构的哈沃斯式（Haworth）透视式糖的半缩醛氧环式结构不能反映出各个基团的相对空间位置。为了更清楚地反映糖的氧环式结构，哈沃斯透视式是最直观的表示方法。将链状结构书写成哈沃斯式的步骤如下：将碳链向右放成水平，使原基团处于左上右下的位置。CHOH。HHHOHH界二瑟H三CH2-HHH-6HOH-OHOHOH
11、OHHOH将碳链水平位置弯如迦形状。HAC-I0H H 3-OICIH 4 - H Hlclo 5- H Hlclo一-2 H 6 Clo以C4-C5为轴旋转120。使C5上的羟基与醛基接近，然后成环（因羟基在环平面的卜面，它必须旋转到环平面上才易与CI成环。H 6 rP-CH2OHQH HCHO h OHCH20HH OHOH -型HH OH糖的哈沃斯结构和毗喃相似，所以，六元环单糖又称为毗喃型单糖。 名称为：因而葡萄糖的全OH O HHOHH OHa-D-(+)-毗喃葡萄糖OH0、OHHHH OHB-D-(+)-毗喃葡萄糖（四）单糖的构象研究证明，毗喃型糖的六元环主要是呈椅式构象存在与自然
12、界的。从D-(+)-毗喃葡萄糖的构象可以清楚的看到，在B-DY+)-毗喃葡萄糖中，体积大的取代基-OH和-CH20H,都在e键上；而在2-(+)-毗喃葡萄糖中有一个-OH在a键上。故B型是比较稳定的构象，因而在平衡体系中的含量也较多。(五)果糖的结构I.构型D-果糖为2-己酮糖，其C3、C八Cs的构型与葡萄糖一样。1 CH2OH2.果糖的环状结构HO H H2 C=O于H-4-OH6CH2OH果糖在形成环状结构时，可由C5上的羟基与谈基形成吠喃式环，也可由C6上的羟基与谈基形成哦喃式环。两种氧环式都有型和B型两种构型，因此，果糖可能有五种构型。H6 CH2OH5OHCH2OH2OH、I CH2
13、OH2 C=O /a-D-(-)-吠喃果糖6 CH2OH0HHOH23 CH2OHHo-HOH H-l-OH 6CH2OHD-S-果糖H 1OH Ha -D-(-A毗喃果糖HP-OOH OH HOH2CH2OHOH H 1 -D-GA吠喃果糖13.2单糖的化学性质I.成腺反应 单糖与苯朋反应生成的产物叫做麻,CH=O H-I-OH HOH HOH H-1-OHCH2OH3 C6H5NH-NH2CH=N-NH-C6H5C=N-NH-C6H5二二二 WH+ C6H5NH2+ NH3 +H2OH-POHCH2OH(十)葡萄糖D-葡萄糖豚生成糖豚的反应是发生在Cl和C2上。不涉及其他的碳原子，所以，如
14、果仅在第二碳上构型不同而其他碳原子构型相同的差向异构体，必然生成同一个腺。例如，D-葡萄糖、D-甘露糖、D-果糖的C3、C4、Cs的构型都相同，因此它们生成同一个糖豚。CH=OCH=OCH2OHC=OH-OHH-OHHO-HHO-HHOHH-OHH-OHH一一OHH-OHH-OHH一一OHCH2OHCH2OHCH2OHD-(+A葡萄糖(+)甘露糖DY-A果糖糖豚为黄色结晶，不同的糖腺有不同的晶形，反应中生成的速度也不同。因此，可根据糖月杀的晶型和生成的时间来鉴别糖。2.氧化反应(1)土伦试剂、费林试剂氧化(碱性氧化)醛糖与酮糖都能被象土伦试剂或费林试剂这样的弱氧化剂氧化，前者产生银镜，后者生成氧化亚铜的砖红色沉淀，糖分子的醛基被氧化为按基。C6H12O6+Ag(NH3)2+OHC6Hi2O7+Agj葡萄糖或果糖葡萄糖
