有機(jī)化學(xué)有機(jī)含氮化合物(編輯修改稿)
2024-10-05 23:18 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 碳水化合物 (一 ) 碳水化合物的分類 碳水化合物又稱為糖類 。 如葡萄糖 、 果糖 、 蔗糖 、 淀粉 、 纖維素等 。 碳水化合物在自然界中分布廣泛 ， 是重要的輕紡原料 。 “ 碳水化合物 ” 一詞的由來 —— 分子式符合 Cx(H2O)y。 “ 碳水化合物 ” 的含義 —— 多羥基醛酮或能水解成多羥基醛酮的化合物 。 碳水化合物可根據(jù)分子的大小分為三類： ① 單糖：本身為多羥基醛酮 ， 不能水解為更簡單的糖 。如葡萄糖 、 果糖等 。 單糖一般是結(jié)晶固體 ， 能溶于水 ， 絕大多數(shù)單糖有甜味 。 ② 低聚糖：能水解為 2－ 10個(gè)單糖的碳水化合物 。 如麥芽糖 、 蔗糖等都是二糖 。 低聚糖仍有甜味 ， 能形成晶體 ， 可溶于水 。 ③ 多糖：能水解生成 10個(gè)以上單糖的碳水化合物 。 一般天然多糖能水解生成 100－ 300個(gè)單糖 。 如淀粉 、 纖維素等都是多糖 。 多糖沒有甜味，不能形成晶體（為無定形固體），難溶于水。 (二 ) 單糖 (1) 單糖的構(gòu)型和標(biāo)記 (2) 單糖的氧環(huán)式結(jié)構(gòu) (3) 單糖的構(gòu)象 (4) 單糖的化學(xué)性質(zhì) (5) 脫氧糖 (6) 氨基糖 (二 ) 單糖 根據(jù)分子中所含碳的個(gè)數(shù) ， 單糖可分為己糖 、 戊糖等 。 分子中含醛基的糖稱為醛糖，含有酮基的糖稱為酮糖。例： C H OC H O HC H O HC H O HC H O HCH2OH12345654321C H O HC H O HC H O HC H OCH2OHCH2OHC H OC H O H123654321CH2OHC H O HC H O HC H O HCH2OHC = O己醛糖 己酮糖 戊醛糖 丙醛糖4 個(gè) C*1 6 個(gè)對(duì)映異構(gòu)3 個(gè) C*8 個(gè)對(duì)映異構(gòu) 8 個(gè)對(duì)映異構(gòu)3 個(gè) C*2 個(gè)對(duì)映異構(gòu)寫糖的結(jié)構(gòu)時(shí)，碳鏈豎置，羰基朝上，編號(hào)從靠近羰基一端開始。 葡萄糖是一種己醛糖： C H 2 O HH O HO HHHH OH O HC H OC H 2 O HC H O或或(2R,3S,4R,5R)2,3,4,5,6五羥基己醛 或 D(+)葡萄糖 C = OC H 2 O HH O HO HHHH OC H 2 O HC = OC H 2 O HC H 2 O HC = O或 或果糖是一種己酮糖： (3S,4R,5R)1,3,4,5,6五羥基 2己酮 或 D()果糖 (1) 單糖的構(gòu)型和標(biāo)記 單糖構(gòu)型的確定是以甘油醛為標(biāo)準(zhǔn)的。 即單糖分子中距離羰基最遠(yuǎn)的手性碳原子與 D(+)甘油醛的手性碳原子構(gòu)型相同時(shí)，稱為 D型糖；反之，稱為 L型。 下面是 D醛糖的構(gòu)型和名稱： 構(gòu)型 D/L與旋光方向 (+)/()沒有固定的關(guān)系： 自然界中存在的糖通常是 D－型的。 例如： 葡萄糖 和 果糖 都是 D型的。 D ( + ) 甘油醛 D ( + ) 葡萄糖D ( ) 核糖代表 C H O ； 代表 C H 2 O H ； 代表 O H ?！? ” “ ” “ ”(2) 單糖的氧環(huán)式結(jié)構(gòu) 實(shí)驗(yàn)事實(shí)： ①葡萄糖有兩種晶體： 兩種晶體溶于水后，比旋光度（ [α] D20）都將隨著時(shí)間的改變而改變，最后逐漸變成 [α]D20＝ 176。 ,發(fā)生所謂“變旋現(xiàn)象”。 變旋現(xiàn)象 —— 隨時(shí)間的變化，物質(zhì)的比旋光度逐漸地 增大或減小，最后達(dá)到恒定值的現(xiàn)象。 葡萄糖 五甲基葡萄糖 四甲基葡萄糖（有醛的性質(zhì)） （無醛的性質(zhì)） （有醛的性質(zhì)）H 2 O/H +(CH 3 ) 2 SO 4說明有一個(gè)甲氧基很特別，且與醛基有關(guān)易水解，說明葡萄分子中有五個(gè)－OH，且其中一個(gè)與醛基有關(guān)② 以上兩種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象無法用開鏈?zhǔn)降玫浇忉尅? 人們從下述反應(yīng)中得到啟發(fā)： CH 3 CHCH 2 CH 2 CHOO HC H 2C HOC HC H 2O HH 3 Cg 羥基醛環(huán)狀半縮醛環(huán)狀半縮醛C H 2C H 2OC HC H 2C H 2O H羥基醛?O HCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CHO 葡萄糖中醛基碳的 γ－或 δ－位上也有羥基，也可以五元或六元環(huán)狀半縮醛形式存在： CHOCH 2 OHOHH120。順時(shí)針轉(zhuǎn)成水平彎成環(huán)狀CHOCH 2 OHOHHCHOCH2OHOHHOCH2OHOHHb D(+)葡萄糖OCH2OHHOHa D(+)葡萄糖[a]20D=+112 。=146 C。[a]20D=+19 。=150 C。氧環(huán)式（Haworth（（ （Haworth（（氧環(huán)式開鏈?zhǔn)絘bOH從下面進(jìn)攻羰基碳得OH從上面進(jìn)攻羰基碳得 環(huán)的生成使原來的羰基碳變成了 ＊ C（ 苷原子 ） ，生成了苷原子構(gòu)型不同的兩種氧環(huán)式結(jié)構(gòu)： αD(+)葡萄糖苷羥基與 C5上的－ CH2OH位于異側(cè)（ 第一種結(jié)晶 ） ； βD(+)葡萄糖苷羥基與 C5上的－ CH2OH位于同側(cè)（ 第二種結(jié)晶 ） 。 αD(+)葡萄糖與 βD(+)葡萄糖互為差向異構(gòu)體或異頭物。 葡萄糖的環(huán)狀半縮醛結(jié)構(gòu)可以解釋變旋現(xiàn)象： OCH2OHOHHb D(+)葡萄糖OCH2OHHOHa D(+)葡萄糖[a]20D=+112 。=146 C。[a]20D=+19 。=150 C。氧環(huán)式（Haworth（（ （Haworth（（氧環(huán)式開鏈?zhǔn)?6%64%極少室溫下約占葡萄糖的環(huán)狀半縮醛結(jié)構(gòu)還可解釋實(shí)驗(yàn)事實(shí)②： (CH3)2SO4OCH3H2O/H+CH2OCH3C H O C H3OOCH3H3COCH2OCH3C H O HOOCH3H3COOCH3葡萄糖 五甲基葡萄糖四甲基葡萄糖C H O HOCH2OHOHHOOH縮醛結(jié)構(gòu)對(duì)稀酸不穩(wěn)定醚鏈，穩(wěn)定 由于葡萄糖的環(huán)狀半縮醛結(jié)構(gòu)含有吡喃環(huán) （ ） 結(jié)構(gòu) ，所以葡萄糖的六元氧環(huán)式結(jié)構(gòu)的全稱為： α－ D－（＋）－吡喃葡萄糖 β－ D－（＋）－吡喃葡萄糖 O在水溶液中，果糖主要以五元氧環(huán)式存在： OHOH 2 C CH 2 OHOHHOOH
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