H OH H OH
CH2OH
CH2OH
CO H OH HO H HO H
CH2OH
D–果糖 L–果糖
19.2.2 单糖的氧环式结构 最重要的单糖是戊糖 (如：核糖) 和己糖
(如：葡萄糖、果糖)。
葡萄糖在食品工业中用于制糖浆、糖果 等；在印染和制革工业中用作还原剂；在医 药上用作营养剂以及制药的原料。
单糖在溶液中都是主要以氧环式 (δ-氧 环式吡喃型糖或γ-氧环式呋喃型糖) 结构存 在，都有变旋光现象，都有羰基的化学特 性，都是还原糖。
2. 果糖的结构
果糖在水溶液中有四种结构处于动态平 衡:
CH2OH OCH2OH
OH OH OH
α-D-(-)-呋喃果糖
CH2OH OOH
OH OH CH2OH
碳水化合物 (糖) ──是多羟基醛或多羟基酮 或者是能水解生成多羟 基醛或多羟基酮的一类 化合物。
糖──由C、O、H 元素组成。
通式：Cm(H2O)n 葡萄糖:
C6H12O6 C6(H2O)6
H
O
C
H OH HO H
H OH H OH
C H 2O H
图 19.1 葡萄糖的分子模型
19.1 碳水化合物的分类 单糖
1. 葡萄糖结构与变旋光现象
α-D-(+)吡喃葡萄糖
CHO
OH HO
OH OH
CH2OH
~1%
CH2OH
O
~30%
CH2OH OH
氧
H HOOH
C=O
上 从
面
进
攻
H
O
OH OH
OH
C H 2O H
[ α]D20＝＋112。
mp146°
OH 氧 从
下面 进攻
O O H ~64%
OH
[ α]D20＝＋18.7。
H HO
H
CH2OH
OH H
CH2OH OOH
OH
OH CH2OH
19.2.3 单糖的构象
吡喃型葡萄糖的Haworth式结构中，所表 示的六元环是一个平面型的环。
CH2OH OHOHCHO
OH OH
CH2OH
CH2OH
六元环——吡喃糖
O
五元环——呋喃糖 O
β-D-吡喃葡萄糖和α-D-吡喃葡萄糖以及 开链式葡糖在水溶液中达到动态平衡时，比 旋光度恒定在+52.7 ，这就是葡萄糖有变旋 光现象的主要。 原因。
葡萄糖存在的互变异构使得葡萄糖水溶液 遇到羰基化试剂时，显示醛的性质。能与氨 的衍生物等反应，能使tollens试剂、 Fehling 试剂还原，所以葡萄糖是还原糖。
第19章 碳水化合物高鸿宾有机化 学第四版
第十九章 碳水化合物
19.1 碳水化合物的分类 19.2 单糖 19.2.1 单糖的构型和标记法 19.2.2 单糖的氧环式结构 19.2.3 单糖的构象 19.2.4 单糖的化学性质 (1) 氧化 (2) 还原 (3) 脎的生成 (4) 苷的生成
19.3 二糖 19.3.1 蔗糖 19.3.2 麦芽糖 19.3.3 纤维二糖 19.4 多糖
H
O
C
CHO
H * OH HO *H
H * OH H * OH
C H 2O H
C H 2O H
葡萄糖 己醛糖
C H 2O H
C H 2O H
CO HO *H
H * OH H *OH
CO
C H 2O H
C H 2O H
果糖
己酮糖
19H.2.1单O 糖的构型O和标H记法距羰基最远的
C
H *OH
C H 2O H
β-D-(-)-呋喃果糖
OHO
HOC
HO
CH2OH
OH
OCH2OH HO HO OH OH
α-D-(-)-吡喃果糖
OOH HO HO CH2OH OH
β-D-(-)吡喃果糖
(γ-氧环式)
(δ-氧环式)
γ-氧环式中β–D–(–)–呋喃果糖较稳定:
CH2OH
CO HO H
H OH H OH
CH2OH
HOH2C O OH
HO OH
mp150°
β-D-(+)吡喃葡萄糖
糖的Haworth透视式:
H
O
C
H OH HO H
H OH H OH
HHOHH H
旋 转90°HOCH2
C
HOHOHOH O
C H 2O H
弯曲
4
5 CH2OH
OOHH
CHO
1
反时针 旋转 C4 C5 键
CH2OH OHOHCHO
OH3
2
OH
OH OH
19.2 单糖 按C原子个数分类:
丙糖、丁糖、戊糖、己糖
按羰基的性质分类：
醛糖
CHO C*H O H
C H 2O H 丙醛糖
HO C
H OH
C H 2O H
D–(+)–甘油醛
酮糖
OH C
HO H
C H 2O H CO
CH 2O H
C H 2O H
L-(-)-甘油醛 丙酮糖
对映体 相同C数的上述醛糖和酮糖互为同分异构体
CH2OH OHOHCHO
OH OH
CH2OH
CH2OH
OH
OH
+
OH
O OH OH
H
OH
OH
OH
OH
CH2OH OHOHCHO
OHห้องสมุดไป่ตู้OH
CH2OH
CH2OH
OHO OH
H OH
+
OHO OH H
OH
OH
OH
α–D–(+)–
β–D–(+)–
吡喃葡萄糖
吡喃葡萄糖
苷原子
甙羟基——半缩醛碳上的羟基。
差向异构体——异头体
碳水化合物
低聚糖(寡糖)
多糖
单糖──不能再水解成更小分子的多羟基醛 (酮)的化合物。 如：葡萄糖、 果糖。
低聚糖──能水解成2~10个单糖分子的化合 物或是由2~10个单糖分子间脱水 聚合而成的化合物。 如：蔗糖、麦芽糖
多聚糖──能水解产生许多单糖分子的碳水 化合物或是许多单糖分子间脱水 聚合而成的碳水化合物。 例：淀粉、纤维素
D–(+)–甘油醛
C
HO *H
C H 2O H
L–(–)–甘油醛
手性C原子的构型 由D–(+)–甘油醛 衍生出的糖
19.2.1 单糖的构型和标记法
HO C
H *OH
C H 2O H
OH C
HO *H
C H 2O H
D–(+)–甘油醛
L–(–)–甘油醛
糖的构型确定有D/L标记法和R/S标记法。 D/L构型标记法
H
O
C
H OH HO H
H OH H OH
C H 2O H
D–葡萄糖
C H 2O H CO HO H H OH H OH C H 2O H
D–果糖
HO C
H OH HO H
H OH H OH
CH2OH
D–葡萄糖
OH C
HO H H OH
HO H HO H
CH2OH
L–葡萄糖
CH2OH
CO HO H
是以甘油醛作为构型标准的，糖结构距
羰基最远的手性碳原子的构型与D–甘油醛的 构型相同时，就是D–型糖；……类推。
糖的构型确定通常用D/L标记法。
HO C
H OH
C H 2O H
D–(+)–甘油醛
OH C
HO H CH 2O H
L-(-)-甘油醛
H
O
C
H OH H OH H OH
C H 2O H
D–核糖