有机化学碳水化合物(编辑修改稿)

有机化学碳水化合物(编辑修改稿)内容摘要：

基124563O124563OC H 2 O HOC H 2 O HHOC H 2 O HH OH O O HOH654321123456OC H 2 O HH O O Ha 1 , 4 糖 苷 键 a 1 , 4 糖 苷 键 (3) 纤维二糖 纤维二糖由纤维素 (如棉花 ） 部分水解得到 ， 它是一种白色晶体 ， 225℃ ， 可溶于水 ， 有旋光性。 像麦芽糖一样，纤维二糖完全水解后，只能得到两分子葡萄糖。 但纤维二糖不能被麦芽糖酶水解，只能被无机酸或专门水解 β－糖苷键的苦杏仁酶水解，所以纤维二糖是由 β－ 1,4－糖苷键将两分子葡萄糖相连而成： H a w o r t h 式 （ 氧 环 式 ）即苷 羟 基纤 维 二 糖O124563OC H 2 O Hb 1 , 4 糖 苷 键 4 O ( b D 吡 喃 葡 萄 糖 基 ) b D 吡 喃 葡 萄 糖 苷构 象 式苷 羟 基O HH124563OC H 2 O H b 1 , 4 糖 苷 键 O21OC H 2 O HH OH OO H6543O H123456OC H 2 O HH OO H 由于纤维二糖分子内有苷羟基，所以它是还原糖，与麦芽糖性质相似，具有一般单糖的的性质 (四 ) 多糖 (1) 淀粉 (甲 ) 直链淀粉 (乙 ) 支链淀粉 (丙 ) 淀粉的改性 (丁 ) 环糊精 (2) 纤维素 (甲 ) 纤维素的结构 (乙 ) 纤维素的性质及应用 (四 ) 多糖 多糖是存在于自然界中的高聚物，是由 几百个 ~几千个单糖通过糖苷键相连而成的。 最重要的多糖是淀粉和纤维素。 (1) 淀粉 淀粉存在于植物的根茎及种子中 ， 大米中约含淀粉62~82%、 小麦 57~72%、 土豆 12 ~ 14%、 玉米 65~72%。 淀粉的水解过程可经过下列几步： 淀粉 糊精 麦芽糖 葡萄糖水解 水解 水解所以 ， 淀粉可看作是葡萄糖的聚合物 ， 亦可看作是麦芽糖的聚合物 ， 其中的糖苷键为 α－型。 淀粉分为直链淀粉（ 10 ~ 20） %和支链淀粉（ 80 ~ 90%）。 (甲 ) 直链淀粉 直链淀粉由 1000个以上的 D－吡喃葡萄糖结构单位通过 α－ 1,4－糖苷键相连而成，分子量约为 15万 ~60万。 a 1 , 4 糖 苷 键 O21OC H2O HH OO H6543OC H2O HH OO H654312OOC H2O HH OO H654312OOa 1 , 4 糖 苷 键 OC H2O HH OO H654312Oa 1 , 4 糖 苷 键 麦 芽 糖 单 位 OC H2O HH OO HOH O H[]nn 1 0 0 0＞即直链淀粉的分子通常是卷曲成螺旋形，这种紧密规程的线圈式结构不利于水分子的接近，因此不溶于冷水。 直链淀粉的螺旋通道适合插入碘分子，并通过 Van der Waals力吸引在一起，形成深蓝色淀粉 碘络合物，所以直链淀粉遇碘显蓝色。 (乙 ) 支链淀粉 支链淀粉 的分子量为 100万～ 600万，约含 6200～ 37000个葡萄糖单位，它与直链淀粉的不同之处在于有许多支链，其中的葡萄糖单位除了以 α1,4糖苷键相连外，还有的以 α1,6糖苷键相连。 大约每隔 20～ 25个葡萄糖单位就会出现一个 α1,6糖苷键相连的分支： O21OOCH2OHHOOH6543OCH2OHHOOH654312O1OOCH2OHHOOH654321OOCH2HOOH65432Oa 1,4 糖苷键 a 1,6 糖苷键 a 1,4 糖苷键 3456OCH2OHHOOH12Oa 1,4 糖苷键 (丙 ) 淀粉的改性 经水解、糊精化或化学试剂处理，改变淀粉分子中某些D吡喃葡萄糖基单元的化学结构，称为淀粉的改性。 例如： 淀粉 O H + m C H 2 = C HCN接枝共聚淀粉 O C H 2 C H C H 2 C H HCN CNx y淀粉 O C H 2 C H C H 2 C H HC O N H 2 C O O N ax yH 2 O , Na O H水解超高吸水高分子OCH 2 CHCH 2 N(CH 3 ) 3 Cl +淀粉O H阳离子淀粉，造纸湿强剂O CH 2 CHCH 2 N(CH 3 ) 3 Cl +2 ,3 环氧丙烷三甲基氯化铵123淀粉OH +(丁 ) 环糊精 淀粉经某种特殊酶水解得到的环状低聚糖称为环糊精(cyclodextrin,缩写 CD)。 环糊精一般由 68个葡萄糖基通过 α1,4糖苷键结合而成 ，根据所含葡萄糖单位的个数 (6， 7或 8… )， 分别称为 α、β或 γ环糊精 (α、 β或 γCD)。 环糊精的结构形似圆筒，略呈“ V”字形。 α环糊精结构如下图所示： 环糊精的空腔内壁有疏水 (亲油 )性，而空腔外壁有疏油(亲水 )性， 组成环糊精的葡萄糖单位不同，其空腔大小各异。 与冠醚相似，不同的环糊精可以包合不同大小的分子，这在有机合成上有重要的应用价值。 例如，苯甲醚可与 αCD形成包合物，且 甲氧基和其对位曝露在环糊精空腔之外 ，有利于新引入基团上对位： OCH 3OCH 3ClOCH 3ClH OC lH 2 Oa CD+( 4 0 % ) ( 6 0 % )( 4 % )( 9 6 % )弱的氯化试剂(2) 纤维素 纤维素是自然界中分布最广的有机物，它在植物中所起的作用就像骨胳在人体中所起的作用一样，作为支撑物质。 (甲 ) 纤维素的结构 纤维素的分子式为（ C6H10O5） n ，其分子量远大于淀粉为 160万～ 240万，含葡萄糖基 1万～。 水解纤维素的条件要苛刻一些，一般要在浓酸或稀酸加压下进行： (C 6 H 10 O 5 )n (C 6 H 10 O 5 ) 4 (C 6 H 10 O 5 ) 3H 2 O/H+ H2 O/H+纤维素 纤维四糖 纤维三糖(C 6 H 10 O 5 ) 2 C 6 H 12 O 6H 2 O/H+ H2 O/H+纤维二糖 葡萄糖可见，纤维素是由许多葡萄糖通过 β1,4糖苷键相连而成： OOb 1,4 糖苷键 OCH2 OHHOOHOOCH 2 OHHOOHOb 1,4 糖苷键 OCH2 OHHOOHOOCH 2 OHHOOHb 1,4 糖苷键 OCH2 OHHOOHOOCH 2 OHHO OHOHO H[ ] n即小结： 淀粉和纤维素都是由 D(+)吡喃葡萄糖分子间失水而成的高聚物。 淀粉中的糖苷键是 α型的； 纤维素中的糖苷键是 β型的； 不同的糖苷键可被不同的酶水解。 (乙 ) 纤维素的性质及应用 纤维素不溶于水，没有还原性，不能与 Fehling or Tollen’s反应，不能成脎，不能使溴水褪色。 A. 造纸 原料纤维素木素及其他（含纤维素、木素）蒸煮 工艺处理抄纸综合利用B. 纤维素酯 纤维素醋酸酯： [nOOCH 2 OHHOOH](CH 3 CO) 2 OH 2 SO 4[nOO]OCOCH 3H 3 CCOOOCCH 3O三醋酸纤维素纤维素 工业上一般使用二醋酸纤维素，用来制造人造丝、塑料、胶片等。 纤维素硝酸酯： 纤维素硝酸酯又称为硝化纤维或硝化棉，它是由纤维素中的醇羟基与 HNO3成酯而得： [nOOCH 2 OHHO OH ]HNO 3H 2 SO 4 [nOO]ONO 2O 2 NOCH 2 ONO 2若每个葡萄糖基上的三个羟基全部被硝化 ， 含氮量为%（ 实际上达不到 ）。 含氮量为 %－ %者 ， 叫做高氮硝化棉 ， 用来制火药等； 含氮量为 10%－ %者，叫做低氮硝化棉（制塑料、喷漆、电影胶片等）。 C． 纤维素醚 纤维素在碱性条件下与卤代烷反应可得到纤维素醚，如甲基纤维素、乙基纤维素等。 若用氯乙酸钠代替氯代烷，则可得到羧甲基纤维素 (CMC)： ClCH2COOHNaOH[nOOCH2OHHOOH]纤维素[nOOHOOH]CH2OCH2COONa羧甲基纤维素羧甲基纤维素钠[nOOHOOH]CH2OCH2COOHH+CMC 如果三个羟基全部被羧甲基化 ， 则替代度为 3， 实际上达不到。 —— CMC大量用作泥浆处理剂； —— 造纸上使用替代度为 CMC做纸张表面施胶剂； —— CMC在纺织上代替淀粉用做浆料 ， 且不会发酵变质； —— CMC在洗衣粉中。