第十三章碳水化合物

v概述概述v 碳水化合物的涵义碳水化合物的涵义v 碳水化合物的分类碳水化合物的分类v单糖单糖v 单糖的结构单糖的结构v 葡萄糖的结构葡萄糖的结构v 果糖的结构果糖的结构v 单糖的化学性质单糖的化学性质 第十三章第十三章 碳水化合物碳水化合物v 一、氧化反应一、氧化反应v 二、还原反应二、还原反应v 三、成脎反应三、成脎反应v 四、四、成苷反应成苷反应v低聚糖低聚糖v 1 蔗糖蔗糖v 2 麦芽糖麦芽糖v 3 纤维二糖纤维二糖v多糖多糖v 1 淀粉淀粉v 2 纤维素纤维素【本章重点】【本章重点】单糖的结构与化学性质。单糖的结构与化学性质。学习要求：学习要求：1 1、掌握葡萄糖、果糖的结构、掌握葡萄糖、果糖的结构(开链式、环状哈武斯式开链式、环状哈武斯式)及其化学性质。及其化学性质。2 2、掌握还原性二糖和非还原性二糖在结构上和性质上、掌握还原性二糖和非还原性二糖在结构上和性质上的差异。的差异。3 3、掌握淀粉和纤维素在结构上的主要区别和用途。、掌握淀粉和纤维素在结构上的主要区别和用途。概述概述 碳水化合物的涵义碳水化合物的涵义 碳水化合物如：糖、淀粉碳水化合物如：糖、淀粉、纤维、纤维素等，都是天然有机化合物，它们对维素等，都是天然有机化合物，它们对维持动植物的生命起着重要的作用。持动植物的生命起着重要的作用。人类的遗憾人类的遗憾自身没有生产碳自身没有生产碳水化合物的本领。水化合物的本领。v 植物的骄傲植物的骄傲通过光合作用产生通过光合作用产生糖。糖。6 CO2 +6 H2O +太阳能光合作用C6H12O6 +O2 碳水化合物的元素组成碳水化合物的元素组成C、H、O。三种元素中三种元素中 H：O=2：1，相当于，相当于H2O中的中的 H：O比。比。碳水化合物因此而得名，并赋予下面通式：碳水化合物因此而得名，并赋予下面通式：vCn(H2O)mv 事实上，碳水化合物并不是以事实上，碳水化合物并不是以C和和H2O的形的形式存在的。如：式存在的。如：鼠李糖鼠李糖C6H12O5，其结构与性质均与碳，其结构与性质均与碳水化合物相同，但却不符合上面的通式。水化合物相同，但却不符合上面的通式。HCHO=CH2O；CH3COOH=C2(H2O)2 甲甲 醛醛 醋醋 酸酸符合上面的通式，但它们却不是糖。符合上面的通式，但它们却不是糖。可见沿用至今的碳水化合物这一名称已失可见沿用至今的碳水化合物这一名称已失去了原来的涵义。去了原来的涵义。碳水化合物现在的涵义：碳水化合物现在的涵义：从结构上看，碳水化合物系指多羟基醛或从结构上看，碳水化合物系指多羟基醛或多羟基酮以及水解后能生成多羟基醛或多羟基酮多羟基酮以及水解后能生成多羟基醛或多羟基酮的一类化合物。的一类化合物。碳水化合物的分类：碳水化合物的分类：1.单糖（单糖（monosaccharides）：）：不能再水解为更小分子的多羟基醛和多羟基酮。不能再水解为更小分子的多羟基醛和多羟基酮。如如葡萄糖、果糖等。葡萄糖、果糖等。2.低聚糖（低聚糖（Oligosaccharides）：）：能水解为二、三个或几个单糖的碳水化合物。如：能水解为二、三个或几个单糖的碳水化合物。如：蔗糖、麦芽糖、棉子糖等。蔗糖、麦芽糖、棉子糖等。3.多糖（多糖（polysaccharides）：）：水解后能生成若干分子单糖的碳水化合物。如：水解后能生成若干分子单糖的碳水化合物。如：淀粉、纤维素。淀粉、纤维素。因含因含CHO，故属，故属醛糖醛糖 因含因含C=O，故属，故属酮糖酮糖按分子中所含碳原子数目还可分为：按分子中所含碳原子数目还可分为：四碳糖（丁糖）；五碳糖（戊糖）；六碳糖（己糖）四碳糖（丁糖）；五碳糖（戊糖）；六碳糖（己糖）其中最重要的是：其中最重要的是：戊糖：戊糖：核核 糖；糖；己糖：己糖：葡萄糖。葡萄糖。单糖单糖CHOCH2OHCH2OHCH2OHHOHC=OD-(+)-甘油醛二羟基丙酮最简单的单糖是三碳糖。最简单的单糖是三碳糖。单糖的结构单糖的结构一、葡萄糖的结构一、葡萄糖的结构 1.开链式结构开链式结构 A.结构的研究确定：结构的研究确定：元素分析得知葡萄糖的分子式为元素分析得知葡萄糖的分子式为C6H12O6，那么分子中这些原子是怎样结合的呢？经典研究那么分子中这些原子是怎样结合的呢？经典研究法是这样进行的：法是这样进行的：(1)C6H12O6Na-Hg(or C2H5OH+Na)己 六 醇HI+PCH3(CH2)4CH3证 明：分 子 中 的 碳 链 为 一 直 链(2)C6H12O6+CH3COCl()过量五乙酸酯or(CH3CO)2O证明：有五个OH，且分别连在五个碳原子上(3)C6H1 2O6NH2OH(o r C6H5N H N H2)肟（或腙）证明：有C=O存在(4)C6H12O6B r2 H2O弱 氧 化 剂o r T o l l e n s试 剂六 碳 羧 酸证明：CHO为结论：为己醛糖。其结构式为：结论：为己醛糖。其结构式为：B.葡萄糖构型的确定：葡萄糖构型的确定：从结构式看，分子中有四个手性碳原子，应存从结构式看，分子中有四个手性碳原子，应存在在24=16个旋光异构体，那么，哪个是葡萄糖呢？个旋光异构体，那么，哪个是葡萄糖呢？经典的化学法是这样进行的：经典的化学法是这样进行的：CH2CH*OHOHCH*OHCH*OHCH*OHCHOCHOCH2OHHOHHCNCNCH2OHCNCH2OHHHHHOHOHOHHOH2OCOOHCH2OHCOOHCH2OHHHHHOHOHOHHO H CHOCH2OHCHOCH2OHHHHHOHOHOHHO赤藓糖苏阿糖 然而，又怎么知道然而，又怎么知道OH在手性碳的左边还在手性碳的左边还是右边呢？可通过下面方法确定：是右边呢？可通过下面方法确定：CHOCH2OHHHOHOH赤藓糖HNO3COOHCOOHHHOHOH无旋光性内消旋体故：OH在右边苏阿糖COOHCH2OHHHOHHOHNO3COOHCOOHHHHOOH有旋光性故：OH在左边 依此类推，即可逐个确定。依此类推，即可逐个确定。在这方面的研究，德国化学家在这方面的研究，德国化学家Fischer最为突出，为最为突出，为此曾获此曾获1902年年Nobel化学奖。经研究确定，葡萄糖具有下化学奖。经研究确定，葡萄糖具有下面的构型：面的构型：CHOOHHHHOOHHOHHCH2OH162R,3S,4R,5R-2,3,4,5-五 羟 基 己 醛简 写 成Fischer投 影 式那么，若用那么，若用D/L 标记法又如何进行标记呢？标记法又如何进行标记呢？其确定方法是：其确定方法是：以离离CHO最远的最远的*C上的上的OH与与甘油醛甘油醛比较，若比较，若与与 D 甘油醛构型相同则为甘油醛构型相同则为D 型；与型；与L 型甘油醛构型相型甘油醛构型相 同的则为同的则为L 型。型。CHOOHHHHOOHHOHHCH2OHCH2OHCHOHOH123456D-(+)-葡萄糖D-(+)-甘油醛 若为酮糖，则以若为酮糖，则以离离C=O最远的最远的*C上的上的OH为标准进为标准进行比较。行比较。2.氧环式结构：氧环式结构：葡萄糖的开链式结构固然可以清楚地表明分子中各葡萄糖的开链式结构固然可以清楚地表明分子中各原子的结合次序、解释某些化学性质，然而它无法解释原子的结合次序、解释某些化学性质，然而它无法解释下面的事实：下面的事实：在在D (+)葡萄糖中可分离出两种结晶形式，其葡萄糖中可分离出两种结晶形式，其物理性质如下：物理性质如下：(D)(D)(+)(+)葡萄糖葡萄糖m p(C)。溶解度100 mlgD1461508215411219。无论哪一种，其水溶无论哪一种，其水溶液的旋光度均发生改液的旋光度均发生改变，最后达到一个定变，最后达到一个定值，这种变化可用右值，这种变化可用右图表示：图表示：时 间D 象这种单糖溶液的象这种单糖溶液的D随时间的变化而改变，最后达随时间的变化而改变，最后达到一个定值的现象，叫做到一个定值的现象，叫做变旋光现象。变旋光现象。既然葡萄糖的开链式结构不能解释这一现象，说明它既然葡萄糖的开链式结构不能解释这一现象，说明它不是葡萄糖的唯一结构形式。不是葡萄糖的唯一结构形式。葡萄糖分子中存在的葡萄糖分子中存在的CHO 和和 OH两个基团，对两个基团，对结构的研究起了重要作用，它使人们联想到了结构的研究起了重要作用，它使人们联想到了羟醛缩合羟醛缩合反反应：应：那么，葡萄糖分子中的那么，葡萄糖分子中的CHO 与与 OH也可在分子内缩也可在分子内缩合生成具有五元或六元环的分子内半缩醛，即：合生成具有五元或六元环的分子内半缩醛，即：RCHOROH干HClCROHHORROH干HClCRORHOR半 缩 醛缩 醛苷羟基与决定构型的羟基在同侧苷羟基与决定构型的羟基在异侧D(+)葡萄糖D(+)葡萄糖差向异构体又称异头物因为是因为是-C上的上的OH与与CHO缩合成环，故称缩合成环，故称-氧环式。氧环式。上式为上式为Fischer投影式，其另一种表示方法是用投影式，其另一种表示方法是用Haworth式来表示式来表示即用六元环平面表示氧环式各原子即用六元环平面表示氧环式各原子在空间的排布方式。在空间的排布方式。Haworth式的形成过程可表示如下：式的形成过程可表示如下：CH2OHHHHHOHOHOHHOC=OHCH2OHHHHHOHOHHOCOHHO*苷羟基苷原子CH2OHHHHHOHOHHOCHOHO*CHOOHHHHOOHHOHHCH2OH顺时针旋转90。OH OHOHOHHOCH2HHHHCHO弯曲成环状OHOHOHHOHHHHCHOCH2OH固定一个基团顺次调换其余三个基团OHOHOHHOHHHHCHOCH2OHOHOHHOHHHCH2OHHOOHHOHOHHOHHHCH2OHHOOHH 因因氧环式的骨架与吡喃环氧环式的骨架与吡喃环 相似，故又将具有六相似，故又将具有六元环的糖类称为吡喃糖。同理，将具有五元环的糖类称为呋元环的糖类称为吡喃糖。同理，将具有五元环的糖类称为呋喃糖。喃糖。O 氧环式结构的确定，对变旋光现象就有了一个令人信服氧环式结构的确定，对变旋光现象就有了一个令人信服的解释：的解释：这是因为这是因为异构体和异构体和异构体两种晶体在水溶液中可异构体两种晶体在水溶液中可以通过开链式互变，并迅速建立平衡。以通过开链式互变，并迅速建立平衡。D(+)葡萄糖开链式结构D(+)葡萄糖平衡时：36%64%0.01%D112。52.5。19。那么又怎样解释平衡体系中那么又怎样解释平衡体系中异构体的含量较多这一现象呢？异构体的含量较多这一现象呢？3.构象式构象式CH2OHCOHHOOHHOHHCH2OH=OHHOHOHHHCH2OHHOOHHOHHOHOHHHCH2OHHOOHHOHHHHOOHOHCH2OHHOH2COHHHHOOHOHCH2OHHOH2CD()呋喃果糖D()呋喃果糖D()吡喃果糖D()吡喃果糖单糖的化学性质单糖的化学性质一、氧化反应一、氧化反应 单糖可被多种氧化剂氧化，而表现出还原性。其氧化单糖可被多种氧化剂氧化，而表现出还原性。其氧化产物因所用氧化剂的不同而异。产物因所用氧化剂的不同而异。二、果糖的结构二、果糖的结构1.溴水氧化溴水氧化HCHOOHHHOOHHOHHCH2OHHCOOHOHHHOOHHOHHCH2OHBr2H2OBr2H2OCH2OHCHHOOHHOHHCH2OH=OD葡萄糖D葡萄糖酸D果 糖 这一反应实际上是在醛糖的氧环式半缩醛碳（即苷原子）这一反应实际上是在醛糖的氧环式半缩醛碳（即苷原子）上进行的：上进行的：OHOHHOHHHCH2OHHOOHOHOHHOHHHCH2OHHOOBr2H2O=H2O+H2OHCOOHOHHHOOHHOHHCH2OHD葡萄糖酸D葡萄糖酸 内酯 证明：在弱酸条件下（证明：在弱酸条件下（PH=5.0），溴水可将己醛），溴水可将己醛糖氧化为醛糖酸的内酯，且糖氧化为醛糖酸的内酯，且-D 葡萄糖的氧化速率为葡萄糖的氧化速率为-D 葡萄糖的葡萄糖的250倍。倍。2.弱氧化剂弱氧化剂Fehling试剂和试剂和Tollens氧化氧化HCHOOHHHOOHHOHHCH2OHHCOOHOHHHOOHHOHHCH2OHCH2OHCHHOOHHOHHCH2OH=OD葡 萄 糖D葡 萄 糖 酸D果 糖Ag+OH-Ag+OH-Cu2+OH-或Cu2+OH-或 酮不能与上述试剂作用，而酮糖却可以与酮不能与上述试剂作用，而酮糖却可以与Fehling试剂试剂和和Tollens作用呢？作用呢？CH=OCHOH醛 糖CHOHCOH烯二醇CH2OH=OC酮 糖如：如：CH2OHCHHOOHHOHHCH2OH=OD果 糖OHCHHOOHHOHHCH2OHHOCHHOCHHOOHHOHHCH2OHOHCHHO顺顺 烯醇式烯醇式 反反 烯醇式烯醇式CHOHHOOHHOHHCH2OHHOHCHOOHHOHHCH2OHHHOOHHD (+)甘露糖甘露糖D (+)葡萄糖葡萄糖象这种能还原象这种能还原Tollens和和Fehling试剂的糖试剂的糖,称之为还原糖。称之为还原糖。二、还原反应：二、还原反应：常用的还原剂：常用的还原剂：NaHg、H2/Ni、NaBH4等。等。还原产物：还原产物：多元醇。多元醇。CHOCH2OH H CH2OHCH2OH葡萄糖醇又称山梨醇CH2OHCH2OHO H CH2OHCH2OH+CH2OHCH2OHCH2OHCH2OHOHNO3COOHCOOH+COOHCOOHCOOHCOOH+山梨醇甘露醇 酮糖酮糖的氧化较为困难，在强烈条件下，则碳链断裂氧的氧化较为困难，在强烈条件下，则碳链断裂氧化成较小分子的羧酸。化成较小分子的羧酸。三、成脎反应：三、成脎反应：CH2OHCH2OHOC6H5NHNH2CH2OHCH2OHNNHC6H5C6H5NHNH22C6H5NH2NH3、H2OCHCH2OHNNHC6H5=NNHC6H5果糖腙果糖脎 该反应实际上是生成果糖腙后，用一分子具有氧化能该反应实际上是生成果糖腙后，用一分子具有氧化能力的苯肼力的苯肼将将C1的伯醇基氧化成的伯醇基氧化成CHO后，再与另一分子后，再与另一分子苯肼作用而成脎的。苯肼作用而成脎的。再如葡萄糖：再如葡萄糖：CHOCH2OHC6H5NHNH2NH3、H2OCHCH2OH=NNHC6H5葡萄糖脎CHCH2OHOC6H5NHNH2CHCH2OHNNHC6H5=NNHC6H5葡萄糖腙=NNHC6H5C6H5NHNH2比较上述成脎反应：比较上述成脎反应：1.两种糖的两种糖的成脎反应均发生在成脎反应均发生在C1、C2两原子上两原子上，且成脎，且成脎后两种糖的差别消失，后两种糖的差别消失，生成同一种糖脎生成同一种糖脎。2.C3、C4、C5三个手性碳原子的在成脎后三个手性碳原子的在成脎后构型保持不变构型保持不变。结论结论：只是只是C1、C2不同的糖，将生成不同的糖，将生成同一种糖脎同一种糖脎。换言之，。换言之，凡生成同一种糖脎的己糖，其凡生成同一种糖脎的己糖，其C3、C4、C5的构型相同的构型相同。一般说来，一般说来，不同的糖将生成不同的糖脎；不同的糖将生成不同的糖脎；即使生成相即使生成相同的糖脎，其反应速度、析出脎的时间也不同。同的糖脎，其反应速度、析出脎的时间也不同。因此，我们可用成脎反应来鉴别糖。因此，我们可用成脎反应来鉴别糖。那么，为什么反应待成脎以后就不再与苯肼作用了呢？那么，为什么反应待成脎以后就不再与苯肼作用了呢？这是因为待反应成脎以后，可借助氢键形成一个较为稳定的六元这是因为待反应成脎以后，可借助氢键形成一个较为稳定的六元环螯合物的缘故。环螯合物的缘故。四、成苷反应：四、成苷反应：HOOHOHOHOHCH2OHCH3OH干HClHOOHOOOHCH2OHCH3HOOHOOOHCH2OHCH3有、两种异构体甲基葡萄糖糖苷甲基葡萄糖糖苷环状半缩醛相当于缩醛或缩酮结构 象这种糖分子中苷羟基上的氢原子被其它原子取代的象这种糖分子中苷羟基上的氢原子被其它原子取代的产物产物,叫做苷或配糖体。叫做苷或配糖体。根据糖苷的结构，我们可以做出如下判断：根据糖苷的结构，我们可以做出如下判断：NHC6H5NHCCNNHC6H5CHOH3CH2OHNHC6H5NHCCNHC6H5CHOH3CH2OHN 1.由于成苷以后，苷羟基消失，故不能再转变为开链式，由于成苷以后，苷羟基消失，故不能再转变为开链式，因此也就不在具备下列性质：因此也就不在具备下列性质：A.没有变旋光现象；没有变旋光现象；B.不能成脎；不能成脎；C.不能被不能被Tollens、Fehling试剂氧化。试剂氧化。2.正因为糖苷是一种缩醛或缩酮，因此它对碱稳定。但正因为糖苷是一种缩醛或缩酮，因此它对碱稳定。但在酸性条件下，易水解为原来的糖和醇。在酸性条件下，易水解为原来的糖和醇。HOOHOOHCH2OHHOCH3H+或 酶HOOHOHOHOHCH2OH五、成酯和成醚反应：五、成酯和成醚反应：糖分子中的羟基，除苷羟基外，均为醇羟基，故在适糖分子中的羟基，除苷羟基外，均为醇羟基，故在适当试剂作用下，可生成醚或酯：当试剂作用下，可生成醚或酯：HOOHOHOHOHCH2OH(CH3)2SO4或CH3IAg2OCH3OOHOCH3CH2OCH3CH3OOCH3HOOHOHOHOHCH2OH(CH3CO)2OC5H5NOOOHOOCH2OCH3OC=CH3OC=CH3OC=CH3OC=CH3OC=低聚糖低聚糖 低聚糖中最重要的是二糖。低聚糖中最重要的是二糖。二糖可看成是二糖可看成是两分子单糖的苷羟基彼此间失水两分子单糖的苷羟基彼此间失水或或一分一分子单糖的苷羟基与另一分子单糖的醇羟基之间失水子单糖的苷羟基与另一分子单糖的醇羟基之间失水而形成而形成的。的。蔗糖（蔗糖（Sucrose）蔗糖结构的确定：蔗糖结构的确定：1.将蔗糖水解，得到两分子单糖将蔗糖水解，得到两分子单糖一分子葡萄糖和一一分子葡萄糖和一分子果糖。分子果糖。证明蔗糖是有葡萄糖和果糖构成的。证明蔗糖是有葡萄糖和果糖构成的。2.蔗糖没有变旋光现象、不能成脎、也不能还原蔗糖没有变旋光现象、不能成脎、也不能还原Tollens和和Tchling试剂。试剂。说明蔗糖分子已没有苷羟基存在，是一种非还原糖。说明蔗糖分子已没有苷羟基存在，是一种非还原糖。苷羟基的消失告诉我们是葡萄糖的苷羟基和果糖的苷羟基苷羟基的消失告诉我们是葡萄糖的苷羟基和果糖的苷羟基彼此失水的结果。彼此失水的结果。可见蔗糖既是一个葡萄糖苷，也是一个果糖苷。可见蔗糖既是一个葡萄糖苷，也是一个果糖苷。3.无论是葡萄糖还是果糖都有无论是葡萄糖还是果糖都有-、-两个异构体，那么两个异构体，那么构成蔗糖的两分子单糖是哪一种异构体呢？构成蔗糖的两分子单糖是哪一种异构体呢？这只能借助生化法这只能借助生化法酶来证明（酶对糖的水解具有酶来证明（酶对糖的水解具有选择性）：选择性）：麦芽糖酶麦芽糖酶只能水解只能水解-葡萄糖苷（酵母中含有这种葡萄糖苷（酵母中含有这种酶）；酶）；苦杏仁酶苦杏仁酶只能水解只能水解-葡萄糖苷；葡萄糖苷；转化糖酶转化糖酶可水解可水解-果糖苷。果糖苷。实验结果：实验结果：蔗糖可被麦芽糖酶水解，蔗糖可被麦芽糖酶水解，证明蔗糖是一种证明蔗糖是一种-葡萄糖苷；葡萄糖苷；蔗糖又可被转化糖酶水解，蔗糖又可被转化糖酶水解，证明它又是证明它又是-果糖苷。果糖苷。因此，可断定蔗糖应具有下面的结构：因此，可断定蔗糖应具有下面的结构：OOHHOHOOHCH2OHH*OHOOHHOCH2OHHOH2CH*OOHCH2OHHOOHHOH2CH*旋转 180。D葡萄糖D果 糖OOHHOHOOCH2OHH*OHOOHCH2OHHOH2CH*OHOHOOHCH2OHCH2OHCH2OHOHOHOO*蔗糖的Haworth式蔗糖的构象式-D-吡喃葡萄糖基葡萄糖基-D-呋喃果糖苷果糖苷结论：结论：蔗糖是由一分子蔗糖是由一分子-葡萄糖葡萄糖和一分子和一分子-果糖果糖的苷羟基缩的苷羟基缩合失水而成。合失水而成。蔗糖的蔗糖的D=+66。，但其水解后生成的葡萄糖和果糖，但其水解后生成的葡萄糖和果糖的混合物却是左旋的，这是为什么呢？的混合物却是左旋的，这是为什么呢？C12H22O11蔗 糖H+C6H12O6+C6H12O6葡萄糖果 糖+66。+52.5。92.4。转化糖 D20=20。由于蔗糖水解时，比旋光度发生了由右旋向左旋的转由于蔗糖水解时，比旋光度发生了由右旋向左旋的转化，故蔗糖的水解反应又称为化，故蔗糖的水解反应又称为转化反应转化反应，生成的葡萄糖和，生成的葡萄糖和果糖混合物称之为果糖混合物称之为转化糖转化糖。麦芽糖（麦芽糖（Maltose）麦芽糖的分子式也是麦芽糖的分子式也是C12H22O11，其结构证明如下：，其结构证明如下：1.水解得到两分子葡萄糖；水解得到两分子葡萄糖；2.可被麦芽糖酶水解，证明是可被麦芽糖酶水解，证明是-葡萄糖苷；葡萄糖苷；3.有变旋光现象、能成脎、能还原有变旋光现象、能成脎、能还原Tollens和和Fehling试剂，试剂，证明它是一个还原糖证明它是一个还原糖既分子中既分子中还有苷羟基存在还有苷羟基存在。4.那么，葡萄糖的那么，葡萄糖的苷羟基与苷羟基与另一分子葡萄糖的另一分子葡萄糖的哪个醇羟哪个醇羟基基结合的呢？这只能通过下面方法来论证。结合的呢？这只能通过下面方法来论证。OHOHOOHCH2OHO*OHOOHCH2OHHOH*OHOHOOHCH2OHO*OHHOOHCH2OHCHOBr2H2OOHOHOOHCH2OHO*OHHOOHCH2OHCOOH(CH3O)2SO2OHOCH3OCH3OCH3OCH2OCH3O*OCH3COOHCH3OCH2OCH3CH3OH3O+OCH3OCH3OCH3OCH2OCH3OH*HOOCH3COOHCH3OCH2OCH3CH3O123456结论：结论：麦芽糖是由一分子麦芽糖是由一分子-葡萄糖葡萄糖与与另一分子葡萄糖另一分子葡萄糖C4上的上的羟基羟基彼此缩合失水而成的，通常将这种形式的苷键称之为彼此缩合失水而成的，通常将这种形式的苷键称之为-1,4 苷键。苷键。由于麦芽糖分子还有一个自由的苷羟基，所以它存在由于麦芽糖分子还有一个自由的苷羟基，所以它存在着着-异头物与异头物与-异头物的动态平衡：异头物的动态平衡：2，3，4，6-四甲基四甲基-D-葡萄糖葡萄糖 2，3，6-三甲基三甲基-D-葡萄糖葡萄糖OHOHOOHCH2OHO*OHOOHCH2OHOH*OHOHOOHCH2OHO*OHOOHCH2OHOH*1,4苷键异头物异头物通过开链式纤维二糖纤维二糖 与麦芽糖相似，纤维二糖也是由两分子葡萄糖构成的与麦芽糖相似，纤维二糖也是由两分子葡萄糖构成的一种还原糖。一种还原糖。二者的区别是：二者的区别是：麦芽糖为麦芽糖为-葡萄糖苷；葡萄糖苷；纤维二糖为纤维二糖为-葡萄糖苷葡萄糖苷（因其（因其可被苦杏仁酶水解）。可被苦杏仁酶水解）。因此，纤维二糖应具有下面结构：因此，纤维二糖应具有下面结构：OHOHOOHCH2OHO*OHOOHCH2OHHOH*141,4苷键 环糊精环糊精乳糖乳糖多糖多糖 淀粉（淀粉（Starch）淀粉是由若干葡萄糖分子组成的，按结构可分为直淀粉是由若干葡萄糖分子组成的，按结构可分为直链淀粉和支链淀粉。链淀粉和支链淀粉。1.直链淀粉直链淀粉（2030%）OHOHOOHCH2OHOOHOOHCH2OHHOH*OHOOHCH2OHOn链 端中 部链 尾 直链淀粉直链淀粉虽属线型高聚物，但卷曲成螺旋状，犹如线虽属线型高聚物，但卷曲成螺旋状，犹如线圈一样，紧密堆积在一起，水分子难以接近，故圈一样，紧密堆积在一起，水分子难以接近，故难溶于水。难溶于水。M约为约为1560万（万（1000个个 葡萄糖单位以上）葡萄糖单位以上）2.支链淀粉（支链淀粉（7080%）主链：主链：-1,4 苷键；苷键；支链：支链：-1,6 苷键。苷键。OHOOOHCH2OHOOHOOHCH2OHOOHCH2OHOnOOHOOHCH2OHO14161,4-苷键1,6-苷键M约约100600万万n=2025。即每隔即每隔2025个葡萄糖单位就有一个个葡萄糖单位就有一个分支。分支。因支链淀粉具有高度的分支，水分子易于接近而因支链淀粉具有高度的分支，水分子易于接近而溶于水。溶于水。1).水解：水解：(C6H10O5)nH2OH+糊 精H2OH+麦芽糖异麦芽糖1,6-苷键H2OH+C6H12O6 2).显色反应：显色反应：直链淀粉支链淀粉+I2兰兰 色色紫红色紫红色 为什么会有这样的颜色变化为什么会有这样的颜色变化?这是因为淀粉二级结构中的这是因为淀粉二级结构中的孔穴（每圈为六个葡萄糖单位）孔穴（每圈为六个葡萄糖单位）恰好可以络合碘分子，而形成一恰好可以络合碘分子，而形成一个有色络合物的缘故。个有色络合物的缘故。3.还原性：还原性：淀粉分子的末端虽有自由的淀粉分子的末端虽有自由的苷羟基，却不显示还原性。苷羟基，却不显示还原性。3.淀粉的性质：淀粉的性质：纤维素（纤维素（Cellulose）由葡萄糖以由葡萄糖以-1,4 苷键连接而成。苷键连接而成。OHOOOHCH2OHOOHOOHCH2OHHOHOOHOOHCH2OHn*141,4苷键(C6H10O5)nH2OH+或 纤维素酶纤维二糖H2OH+C6H12O6 纤维素与淀粉在结构上的差异仅在于两个葡萄糖分子纤维素与淀粉在结构上的差异仅在于两个葡萄糖分子的连接方式不同。的连接方式不同。纤维素及其衍生物有着重要的用途。纤维素及其衍生物有着重要的用途。1.纤维素酯（又称醋酸纤维素）：纤维素酯（又称醋酸纤维素）：OHOOHCH2OHOn(CH3CO)2OH2SO4OCH3COOCCH3CH2OCCH3On=OOO 三醋酸纤维素可部分水解得到二醋酸纤维素，后者三醋酸纤维素可部分水解得到二醋酸纤维素，后者溶于丙酮和乙醇，不易燃，溶于丙酮和乙醇，不易燃，可用来制造胶片、人造丝和可用来制造胶片、人造丝和塑料等。塑料等。纤维素与硝酸和浓硫酸作用，则得到硝酸纤维素。纤维素与硝酸和浓硫酸作用，则得到硝酸纤维素。2.纤维素黄原酸酯：纤维素黄原酸酯：COH纤维素部分NaOH(-H2O)CONa=SOOCOSNaS=CH+H2OCOH再 生纤维素筛板孔，挤压H+H2O黏胶纤维纤维素黄原酸钠盐H+H2O缝，挤压玻 璃 纸v 人的消化道中没有水解人的消化道中没有水解-1,4-1,4葡萄糖苷键葡萄糖苷键的纤维素的酶，所以人不能消化纤维素，但的纤维素的酶，所以人不能消化纤维素，但人对纤维素又是必不可少的，因为纤维素可人对纤维素又是必不可少的，因为纤维素可帮助肠胃蠕动，以提高消化和排泄能力。帮助肠胃蠕动，以提高消化和排泄能力。乳糖乳糖存在于哺乳动物的乳汁中，人乳中含乳糖存在于哺乳动物的乳汁中，人乳中含乳糖58%，牛乳中含乳糖，牛乳中含乳糖46%。乳糖的甜味只有蔗糖的。乳糖的甜味只有蔗糖的70%。结构：结构：由由-D-吡喃半乳糖的苷羟基与吡喃半乳糖的苷羟基与D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖C4上的羟基上的羟基缩合而成的半乳糖苷。缩合而成的半乳糖苷。OHOHHOHHOHCH2OHHHHOHOHHOHCH2OHHHOHOD-吡 喃 葡 萄 糖-D-吡 喃 半 乳 糖-1,4 -苷 键性质：性质：具有还原糖的通性。具有还原糖的通性。-型半乳糖型半乳糖 -型半乳糖型半乳糖 D20=+92.6 D20=+34.2455.3 环糊精环糊精(Cyclodextrins)-CD结构示意图结构示意图 6、7、8 个个D-(+)-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖；-1,4-苷键；苷键；、环糊精。环糊精。(-CD(-CD、-CD-CD、-CD)-CD)环糊精的结构特点、性能与应用环糊精的结构特点、性能与应用 圆筒状；外缘亲水、内腔蔬水，即具有极性的圆筒状；外缘亲水、内腔蔬水，即具有极性的外侧和非极性的内侧；有手性。外侧和非极性的内侧；有手性。形成主客体包合物，使环糊精具有一定的选择识别形成主客体包合物，使环糊精具有一定的选择识别能力；能力；用作相转移催化剂；分离旋光异构体；用作相转移催化剂；分离旋光异构体；增加反应的立体选择性与区域选择性被用于有机合成增加反应的立体选择性与区域选择性被用于有机合成中；中；酶模型、食品添加剂、分析增效剂、电化学分析传酶模型、食品添加剂、分析增效剂、电化学分析传感器、色谱感器、色谱 固定相、提高药物生物利用度、环境中有固定相、提高药物生物利用度、环境中有机污染物的富集和去除、乳化剂、抗氧剂机污染物的富集和去除、乳化剂、抗氧剂等等等等。