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(共32张PPT)
11.3 糖类11.3 糖类
糖又称碳水化合物。它是自然界中分布最广的一类有机化合物，几乎存在于所有生物体中，植物躯干中的纤维素、种子的淀粉、甘蔗中的蔗糖、水果中的葡萄糖和果糖等，都是我们熟悉的碳水化合物。因此糖与人类有着十分密切的关系。淀粉作为食物提供人类活动所需的能量，棉、麻以纤维素的形式为人们提供衣着的原料，住房用的木材也属于碳水化合物。总之，它是人类衣、食、住、行所必不可少的物质。
“碳水化合物” —这一名称来源于19世纪人们已经了解的糖的组成。组成包括： C、H 、O 三种元素；其中H : O = 2 : 1 通式表示： Cm(H2O)n，后来发现有些糖不符合上通式，如鼠李糖（C6H12O5 ），而一些符合这一通式的也不一定是糖，故碳水化合物这一名称早已失去原来的涵义，但仍然在沿用。
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结构来看，糖是多羟基醛、酮，以及水解后可以生成多羟基醛、酮的物质。
碳水化合物
单糖— 最简单的糖，不能再被水解的碳水化合物，
如葡萄糖等。
特点：白色结晶，一般有甜味，可溶于水。
多糖 —水解后得到10个以上的单糖。
如 淀粉、纤维素。
低聚糖— 水解后能生成2~10个单糖。以二糖最为重要。
（寡糖）
如 蔗糖 1分子葡萄糖 + 1分子果糖
水解
麦芽糖 2分子葡萄糖
水解
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一、单糖
单糖根据含
碳数可分为
含C3糖—— 丙糖
（或三碳糖）
含C4糖—— 丁糖（或四碳糖）
含C5糖—— 戊糖（或五碳糖）
含C6糖—— 己糖（或六碳糖）
单糖根据所含
羰基部分分为
醛糖—— 多羟基醛
酮糖—— 多羟基酮
CHO
CHOH
CH2OH
CHOH
CHOH
CHOH
CH2OH
CH2OH
C=O
CHOH
CHOH
CHOH
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1、单糖的结构与构型（以葡萄糖和果糖为例）
名称
葡萄糖
果糖
分子式
C6H12O6
C6H12O6
结构
构型
CHO
CHOH
CH2OH
CHOH
CHOH
CHOH
CH2OH
CH2OH
C=O
CHOH
CHOH
CHOH
CHO
H-C-OH
CH2OH
H-C-OH
H-C-OH
H-C-OH
CH2OH
HO-C-H
CH2OH
C=O
H-C-OH
H-C-OH
分类
醛糖
酮糖
D(+)-葡萄糖
D(-)-果糖
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2、单糖的性质
单糖分子中含有羟基和羰基除了具有醇和醛、酮的性
质外，还有一些特殊的化学性质。
1）氧化反应
使用不同的氧化剂可将单糖氧化成不同的产物。
与溴水反应
CHO
CH2OH
COOH
CH2OH
Br2
H2O
D-葡萄糖
Br2
H2O
C=O
CH2OH
CH2OH
不反应
D-果糖
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与硝酸的反应
CHO
CH2OH
+ HNO3
D-葡萄糖
COOH
COOH
D-葡萄糖二酸
（旋光性）
（旋光性）
硝酸是强氧化剂，硝酸氧化单糖时，醛基和末端CH2OH基团都会被氧化，生成糖二酸。
+ HCOOH
C=O
CH2OH
D-果糖
CH2OH
HNO3
COOH
COOH
D-树胶糖二酸
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与托伦(Tollens)试剂及斐林(Fehlieg)试剂反应
CHO
CH2OH
D-葡萄糖
+ Ag(NH3)2+
+ Ag ↓
COOH
CH2OH
D-葡萄糖酸
OH -
（银镜）
托伦试剂
CHO
CH2OH
D-葡萄糖
+ Cu(OH)2
+ Cu2O ↓
COOH
CH2OH
D-葡萄糖酸
OH -
（砖红色）
斐林试剂
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托伦(Tollens)试剂及斐林(Fehlieg)试剂为弱氧化剂，可将醛糖氧化成糖酸，而本身产生银镜或氧化亚铜沉淀。
果糖为酮糖，不能与托伦(Tollens)试剂及斐林(Fehlieg)试剂作用，
这种能被托伦试剂和斐林试剂氧化的糖称做还原性糖。不能发生反应的称为非还原糖，这个反应可用来区别还原性糖和非还原性糖。
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2）还原反应
单糖可以用不同的还原剂还原成相应的多羟基醇（糖醇）常用的还原剂：NaBH4 、H2 / Ni 、Na-Hg齐等。
CHO
CH2OH
CH2OH
CH2OH
D-葡萄糖
D-葡萄糖醇
NaBH4
或H2 / Ni
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3）成脎反应
糖与苯肼反应时生成苯腙，当有过量苯肼存在时，生成的苯腙可与苯肼继续反应，生成糖脎
CHO
CH2OH
D-葡萄糖
+ 3 H2N-NH-
C=N-NH-
CH2OH
CH=N-NH-
D-葡萄糖脎
糖脎为淡黄色晶体，不同的糖成脎时间、结晶形状不同，结构上完全不同的糖脎熔点不同，因此利用该反应可作糖的定性鉴定。
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H2N-NH-
C=O
CH2OH
D-果糖
CH2OH
CHO
CH2OH
D-葡萄糖
OH
HO
CHO
CH2OH
D-甘露糖
C=N-NH-
CH2OH
CH=N-NH-
D-葡萄糖脎
反应是在羰基和具有羟基的α- 碳上进行，单糖一般在C1和C2上发生，若糖只是C1或C2构型或羰基不同，其他手性碳都相同，则生成的脎也相同。
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4）生成苷反应
单糖分子中的苷羟基比其他羟基活泼，易与其他羟基化合物作用，失水生成缩醛或缩酮，这种产物称为苷。
O
OH
HO
HO
OH
H
CH2OH
α-D-葡萄糖
HO
O
OH
HO
OCH3
H
CH2OH
CH3OH
α-D-甲基葡萄糖苷
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二、二糖
两分子的单糖通过苷键相连组成二糖。组成二糖的两个单糖可以是相同的，也可以是不同的。两分子单糖通过苷键组成二糖可以有两种方式：
一分子单糖的半缩醛羟基与另一分子单糖的半缩
醛的羟基脱H2O成苷的二糖—— 称非还原性二糖。
一分子单糖的半缩醛羟基与另一分子单糖的醇羟
基脱H2O生成苷键的二糖—— 称为还原性二糖。
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1、麦芽糖
麦芽糖是食用饴糖的主要部分，甜度为蔗糖的40%，无色片状结晶，它是淀粉在麦芽糖酶作用下水解的产物。自然界不存在游离的麦芽糖。最初用大麦芽作用于淀粉生成麦芽糖而得名。
O
OH
OH
HO
CH2OH
OH
+
O
OH
OH
HO
CH2OH
-OH
H2O
H+
O
OH
OH
HO
CH2OH
— O —
O
OH
OH
CH2OH
-OH
麦芽糖
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麦芽糖在酸性条件下水解，可生成两分子的
D-葡萄糖
C12H22O11 2 D-(+)-葡萄糖
水解
酸性条件
在水溶液中，存在α-麦芽糖和β-麦芽糖的平衡，因此会发生变旋光作用。
麦芽糖具有单糖的一些性质。
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2、纤维二糖
纤维二糖是纤维素的结构单位。将纤维素部分水解得纤维二糖。纤维二糖可看作是麦芽糖的一种异构体，化学性质相似，两者的差别只在于纤维二糖不被麦芽糖酶所水解，而是被苦杏仁酶水解，得二分子葡萄糖。纤维二糖没有甜味，不能在人体内被分解。
C12H22O11 2 D-(+)-葡萄糖
水解
苦杏仁酶
O
OH
OH
HO
CH2OH
O
O
OH
OH
CH2OH
-OH
β -1 , 4苷键
D-(+)-纤维二糖
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3、蔗糖
蔗糖是我们主要食用糖，在自然界中它主要存在于甘蔗（14%）和甜菜（16%～20%）等含糖植物中。
蔗糖为无色晶体，易溶于水，甜味仅次于果糖，超过葡萄糖、麦芽糖和乳糖。
C12H22O11 D-(+)-葡萄糖 + D-(-)-果糖
酸或酶
水解
[α]D = + 52°
[α]D = - 92°
[α]D = + 66.5°
蔗糖的水解产物叫做转化糖。蔗糖为非还原性双糖，不能还原托伦试剂和斐林试剂，也不能与苯肼成脎，无变旋现象。
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+
C
O
H
OH
C
O
CH2OH
HO
β-D-果糖
α-D-葡萄糖
C
O
H
O
C
O
CH2OH
蔗糖
-H2O
OH
O
CH2OH
HOH2C
O
OH
OH
HO
CH2OH
— O —
HO
蔗糖结构
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三、多糖
多糖是由几百乃至数千个单糖以苷键彼此相连形成的高聚物。
多糖
水解
低聚糖
单糖
水解
自然界中最
重要的多糖
淀粉—— 是植物体内储存养分，是我们
人 类的主要食物之一。
纤维素—— 是木材和许多天然纤维素的
主要成分。
多糖与单糖和低聚糖在性质上有较大差别。一般多糖无还原性和变旋现象，也不具有甜味，大多数不溶于水。
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（一）纤维素
纤维素在自然界分布很广，可以说是地球上最丰富的有机物，广泛分布于棉花（93%）、亚麻（80%）、木材（50%）、竹子、芦苇、稻草、野草等植物中。是植物细胞壁的主要成分和构成植物组织的基础。
1. 纤维素的结构
经测定纤维素结构是没有支链的链状分子，分子中的D-葡萄糖是以β-1,4-苷键相连。
纤维素
β -1 , 4苷键
D-(+)-纤维二糖
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2、纤维素的性质及应用
纯粹的纤维素为无色、无臭、无味的纤维状物质，不溶于水和有机溶剂。纤维素除直接利用外，还可以通过化学反应进行加工，得到许多廉价、易得的工业原料。
* 人造纤维（也叫再生纤维）
自然界提供的一些比较粗糙，经过制浆后用化学处理和机械加工，使之变成纺织用的纤维。
人造纤维的生产方法
铜氧法（铜氧纤维）
胶丝法（黏胶纤维）
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[C6H9O4 (OH)]n + n NaOH [C6H9O4 (ONa)]n
-nH2O
CS2
纤维素
碱性纤维
[C6H9O4 C-SNa]n 粘稠胶体 (C6H10O5 )n
OH -
H2SO4
喷丝
纤维素原黄酸盐
人造纤维素
=
S
碱性纤维素能吸附大量的水，使分子链间距离扩大，发生溶胀，使试剂易渗入，提高纤维素的反应性能。
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*硝酸纤维素
也叫纤维素硝酸酯或硝化纤维。纤维素能像任何醇一样形成酯。
[C6H7O2 (OH)3]n + 3n HNO3 [C6H7O2(ONO2)3]n + 3n H2O
H2SO4
纤维素
三硝酸纤维素
硝化程度不
同，按N含
量可分为
高N硝化纤维：>13% —— 制火药（有爆炸
性）是无烟火药
的主要原料。
中N硝化纤维：11%~13% —— 用于制火棉
胶、照相底
片等。
低N硝化纤维：<11% —— 用于制塑料、喷
漆。
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*羧甲基纤维素（CMC）
纤维素用氯代乙酸处理可以生成羧甲基纤维素。
[C6H7O2 (OH)3]n + n ClCH2COOH
纤维素
羧甲基纤维素
[C6H7O2(OH)2OCH2COOH]n
羧甲基纤维素可做牙膏稳定剂、合成洗涤剂填料、代替淀粉做纺织品上浆剂以及黏合剂等。
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（二）淀粉
淀粉是一种最重要的多糖，是人类三大营养素之一，也是重要的工业原料。为白色无定形粉末，大量存在于植物的种子和地下的根（或茎）中。
米中含淀粉 62%~82%
麦中含淀粉 57%~75%
玉米含淀粉 65%~72%
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1、结构
淀粉由直链淀粉和支链淀粉两部分构成，两部分的比例因植物的品种而异。
一般淀粉组成
直链淀粉约占10% ~ 30%
支链淀粉约占70% ~ 90%
*直链淀粉
直链淀粉能溶于热水成糊状，它是由D-葡萄糖以α-1，4糖苷键结合的链状化合物。相对分子质量约1 万~ 6 万，约含50 ~ 200 个葡萄糖
直链淀粉
麦芽糖部分
α-1 , 4 糖苷键
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O
OH
OH
HO
CH
2
OH
—
O
—
O
OH
OH
CH
2
OH
-
OH
O
OH
OH
CH
2
OH
—
O
—
O
OH
OH
CH
2
OH
—
O
—
n
O
OH
OH
HO
CH
2
OH
—
O
—
O
OH
OH
CH
2
OH
-
OH
O
OH
OH
CH
2
OH
—
O
—
O
OH
OH
CH
2
OH
-
OH
O
OH
OH
CH
2
OH
—
O
—
O
OH
OH
CH
2
OH
—
O
—
n
*支链淀粉
支链淀粉在淀粉中的含量约为70% ~ 80 %，在热水中即膨胀而糊化，黏性很大。结构比直链淀粉复杂。
支链淀粉也是由D-葡萄糖组成的，但葡萄糖的连接方式与直链淀粉有所不同，葡萄糖分子之间除以α-1 , 4-糖苷键相连外，还有以α-1 , 6-糖苷键相连的。相对分子质量约100万 ~ 600 万，约有600 ~ 6000 个葡萄糖单元组成。
支链淀粉
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O….
支链淀粉
α-1 , 6-糖苷键
α-1 , 4-糖苷键
大约相隔20个葡萄糖单元有一个分支。
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2、性质
*水解反应
淀粉对碱稳定，但遇酸水解，使聚合度降低。
淀粉用淀粉酶水解时得到麦芽糖，如果用稀酸水解时，水解的最终产物为D-葡萄糖。
H2O
H+
H2O
H+
H2O
H+
(C6H10O5)n (C6H10O5)x C12H22O11 C6H12O6
淀粉
D-葡萄糖
麦芽糖
n ＞ x
糊精
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*与碘作用
淀粉与碘生成络合物的颜色随淀粉组成及聚合度而不同，如直链淀粉和碘相遇时，碘分子钻入空腔中，以范德华引力结合与淀粉形成蓝色的络合物，这一性质可用于淀粉的检验；与支链淀粉作用呈紫红色；淀粉水解产物与碘作用所呈现的颜色视水解的中间产物—糊精分子的大小不同呈现蓝紫色、紫色、红色、橙色等。
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THANKS
汇报人姓名

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