天然有机化合物和合成高分子化合物课件.pptx

1、天然有机化合物天然有机化合物合成高分子化合物合成高分子化合物第一部分有机天然产物第一部分有机天然产物分类：糖类化合物多肽与蛋白质脂肪酸与油脂特点：功能团种类、数目多，分子结构复杂；大多具有手性碳原子；大多能形成高级结构一、糖类化合物一、糖类化合物光合作用：在日光作用下，通过叶绿素的催化作用，将空气中的二氧化碳和水转化为碳水化合物。6 CO2 +H2O C6H12O6 +6 O26 CO2 +H2O C6H12O6 +6 O2按能否水解和水解后生成物质进行分类：单糖；低聚糖；多糖结构特点：多羟基醛、酮或多羟基醛、酮的缩合物。结构通式：C n(H 2 O)m1 1、单糖：、单糖：不能水解的多羟基醛

2、、酮不能水解的多羟基醛、酮n根据羰基结构分类：醛糖；酮糖n根据碳原子数目及羰基结构分类：某醛糖；某酮糖戊醛糖：CCHOCHOHCOHHCH2OHOHHCCHOCHOHCOHHCH2OHHHCCHOCHOHCHHOCH2OHOHHCCHOCHOHCOHHCH2OHOHH 核糖 脱氧核糖 阿拉伯糖 木糖 己醛糖：COHHCHOCHOHCOHHCHOHCH2OHCOHHCHOCHOHCHHOCHOHCH2OHCHHOCHOCHOHCOHHCHOHCH2OH葡萄糖 半乳糖 甘露糖己酮糖：COCH2OHCHOHCOHHCHOHCH2OHCOCH2OHCHOHCOHHCHOHCH2OH 果糖 山梨糖单糖的

3、构型单糖的构型 1951年以前人为地规定左、右旋甘油醛用下式表示：CH2OHHOHCHOCH2OHOHHCHO L-(-)-甘油醛D-(+)-甘油醛这叫相对构型，适用于含一个手性碳的分子。碳水化合物也沿用这种 构型表示法，用距羰用距羰基最远的手性碳的基最远的手性碳的D、L代表整个分子的构型。CH2OHOHHCHO(CHOH)nCH2OHOHHCHO(CHOH)mCH2OHOHHCH2OHOD-甘油醛甘油醛D-某醛糖某醛糖D-某酮糖某酮糖末端羟甲基末端羟甲基单糖的结构单糖的结构 葡萄糖的分子式 C6H12O6，结构分析表明：含5 个羟基，6 个碳原子成直链，起银镜反应。据此，它应具有这样的结构：

4、CH2-(CH)4-CHOOHOH若写成投影式，应为若写成投影式，应为右式的光学异构体之右式的光学异构体之一，它有一，它有4 4个手性个手性C C，应有应有 2 24 4=16=16个光学异个光学异构体构体。按糖类构型表按糖类构型表示法的规定，右式是示法的规定，右式是D-D-构型。构型。CH2OHOHHOHHOHHOHHCHO*以上以上8 8 个均为个均为D-D-构型构型,另有另有8 8个个L-L-构型从略。构型从略。通过若干化学家多年的不懈努力，终于确定了这16个单糖的绝对构型，式是天然的葡萄糖结构式，这不能不使我们认为这是人类认识自然微观世界的一项重大成就。但是葡萄糖结构的探索并末了结但是

5、葡萄糖结构的探索并末了结OHOHOHCH2OHCHOOH-D-D-葡萄糖立体结构的二种表示葡萄糖立体结构的二种表示Haworth式式 构象式构象式OOHHHHOHOHHOHHCH2OHOOHOHHHHHHOHOHOHD-D-果糖果糖CH2OHHOHCH2OHOHHOHHOHOHCH2OHHOHHHOCH2OHOHOHCH2OHHOHHOHCH2OHOHOHCH2OHOHHHHOCH2OHOHOHCH2OHOHHHOHCH2OHOCHOCH2OHHHOHHOHHOHOH234561COHOH2CHH OH HOHHOHOH 6 5 4 3 2 1CH2OHCHOHOHHHOOHHHOHOHCHO

6、CH2OHHHHOOHHHOHO.CH2OHHHHOOHHHOHHOHO.CH2OHHHHOOHHHOHOHH12345665321末端羟甲基半缩醛羟基氧桥（）（）（）（）（）D（）葡萄糖 D（）葡萄糖H123456165432-D果糖果糖 (呋喃式呋喃式)COCH2OHCHOHCOHHCHOHCH2OHCOHCHOHCOHHCCHHOCCHOHCHOCH2HOCH2HHOCH2OOHOCH2OHHHOHCH2OHHOOHHHHOCH2OHCH2OHOHHOOHHHHOCH2OD果糖D果糖几几种种其其它它单单糖糖OOHHHOHHOHHOCH2HOOHHHHHOHHOCH2HOHOHOHHOHH

7、HOHCH2OHHOOHHHOHOHHOHHCH2OHH -D-(-)-核糖核糖 -D-(-)-2-脱氧核糖脱氧核糖-D-(+)甘露糖甘露糖 -D-(+)-半乳糖半乳糖 (a)单糖的化学性质单糖的化学性质（1）差向异构化）差向异构化(稀碱稀碱)OHCCHOHOCHCOHHOHHHOHOHCH2OHHOHHHOHOHCH2OHHOHCCHOHHOHHHOHOHCH2OHCH2OHCHOHHHOHOHCH2OHO(c)(b)(a)(a)(b)(c)D-甘 露 糖D-葡 萄 糖 烯 醇 式 中 间 体D-果 糖123456H（2）氧化反应）氧化反应 在碱性溶液中的氧化。在碱性溶液中的氧化。与与Tol

8、len试剂或试剂或 Fehling 试剂作用试剂作用。在酸性溶液中的氧化。在酸性溶液中的氧化。COHHCHOCHOHCOHHCHOHCH2OHCOHHCOOHCHOHCOHHCHOHCH2OHBr2-H2OD-葡萄糖 D-葡萄糖酸用硝酸氧化用硝酸氧化：CH2OHOHHOHOHOHHHHCHOOHHOHOHOHHHHCOOHCOOHHNO3CH2OHOHOHHHCHOOHOHHHCOOHCOOHHNO3 D-赤藓糖赤藓糖 D-酒石酸酒石酸COHHCHOCHOHCOHHCHOHCH2OHCHHOCHOCHOHCOHHCHOHCH2OHCOHHCH2OHCHOHCOHHCHOHCH2OHCHHOCH

9、2OHCHOHCOHHCHOHCH2OHCOCH2OHCHOHCOHHCHOHCH2OHHHHH葡萄糖 山梨醇甘露糖 甘露醇果糖（3 3）还原反应）还原反应（4 4）成脎反应）成脎反应 CHOH(CHOH)nCHOCH2OHH2N-NH-C6H5CHOH(CHOH)nCH=N-NH-C6H5CH2OH醛 糖+-H2O(接下页)H2N-NH-C6H5C=O(CHOH)nCH=N-NH-C6H5CH2OHH2N-NH-C6H5C=N-NH-C6H5(CHOH)nCH=N-NH-C6H5CH2OHC6H5C6H5NNHHCHC(HCOH)n-HNHNOCH2OH1糖糖 脎脎（5 5）成苷反应）成苷反

10、应 OCH2OHHHHOOHHHOHHOHCH3OHHClOCH2OHHHHOOHHHOHHOCH3H2O-D-葡萄糖甲苷（6 6）成酯反应）成酯反应 OOHHHHOHOHHOHHH2COPOOHOHOCH2OHHHHOOHHHOHHOH5(CH3CO2)OOCH2OHHOOHHOHOCCH3OCOCH3COCH3COCH3COCH3ZnCl2CH2OHOHHOHOHOHOCH2OHOHHOHOOO-2H+2H*维生素维生素C 抗坏血酸抗坏血酸 脱氢抗坏血酸脱氢抗坏血酸重要的单糖和糖的衍生物重要的单糖和糖的衍生物不饱和的糖酸内酯 二糖二糖1分子二糖水解可得 2 分子单糖，二糖可看成为 2 个单

11、糖分子形成的糖苷。它们 的结合可有以下二种方式：(1)由一个单糖分子提供半缩醛羟基与另一个单糖分子的普通羟基结合成苷。这种二糖还保留了1 个半缩醛羟基，所以它有变旋现象、能够成脎、有还原性，叫还原性二糖。(2)由一个单糖分子的半缩醛羟基与另一个单糖分子的半缩醛羟基结合。这种二 糖没有了半缩醛羟基，所以它没有变旋现象、不能够成脎、没有还原性，叫非还原性二糖。麦芽糖 有变旋现象、有还原性、能够成脎，水解1 mol 麦芽糖得 2 mol D-葡萄糖，确定结构式如下 -D-1.4 结合结合OCH2OHHHHOOHHHOHH654321OCH2OHHHOHHHOHHOH654321O苷键苷羟基或OHHO

12、HOHHOHHCH2OHHOHHOHHOHOHHCH2OHHO-麦芽糖蔗糖 没有变旋现象、无还原性、不能够成脎，水解1mol 蔗糖得1mol D-葡萄糖和1 mol D-果糖,证明 有如下结构式 -1.2 结合OCH2OHHHOOHHHOH或HHHHOOHHOCH2OHHOCH2OHOHHOHOHHOHCH2OHHHHHOOHHOHOHOH2CCH2OH蔗糖是由一分子蔗糖是由一分子D葡萄糖葡萄糖C1上的苷羟基与上的苷羟基与D果糖果糖C2上的苷羟基失去一分子水，通过上的苷羟基失去一分子水，通过1，2苷键连接而成的二糖。苷键连接而成的二糖。蔗糖 H2O稀酸D-葡萄糖 D-果糖=52 =92=19.

13、8=66.5*其它二糖其它二糖OHHHHOHOHHOHCH2OHOOHHHHOHHOHOHCH2OH纤维二糖纤维二糖OHHHOHHOHHOHCH2OHOOOHHHHOHHOHHCH2OH乳糖乳糖多糖多糖 多糖由数百个甚至数千个单糖分子以苷键结合而成的天然高分子化合物。它没有甜味，无变旋现象、无还原性、不能成脎。1 1、淀粉、淀粉 淀粉可用酸水解，也可在淀粉酶作用下水解，其最终产物为 D-葡萄糖，但倒数第二个产物是麦芽糖，可见淀粉由D-葡萄糖以 1、4苷键结合而成的高分子化合物，其葡萄糖单位约250300个。也有以 1、6 苷键结合成支链，构成支链淀粉的片断。OO HOOOOOOOOOOOOOO

14、HO H直链淀粉的螺旋结构示意图直链淀粉的螺旋结构示意图淀粉 蓝糊精 红糊精 无色糊精 麦芽糖 葡萄糖淀粉酶催化 麦芽糖酶催化OHHHOHHOHHCH2OOHHHOHHOHHCH2OHOHHHOHOHHOHHCH2OHOOOOOHHHHOHHOHHCH2OHOHHHOHOHHOHHCH2OHOOHHHOHHOHHCH2OH支链淀粉支链淀粉 片断片断1,6-结合结合1、4 结合结合（2 2）纤维素）纤维素 纤维素的结构由由-D-葡萄糖以葡萄糖以 1-4 苷键结合，一般含苷键结合，一般含8000个葡萄糖单位。个葡萄糖单位。OHOHHHHHOOOHOHOHOHHHHHOOOHOHOHHHHHOOOH

15、OHOHHHHHOHOOHHHHHn二、多肽与蛋白质二、多肽与蛋白质1 1、氨基酸、氨基酸结构特点：分子中含有氨基的羧酸分类：-氨基酸，氨基酸等 H3CCHCOHONH2H2CH2CCOHONH2-氨基酸结构通式氨基酸结构通式-氨基酸按基团分类：中性氨基酸碱性氨基酸酸性氨基酸H2NCHCCH3OHOH2NCHCCH2OHOCH2CH2CH2NH2H2NCHCCH2OHOCH2COHO丙氨酸谷氨酸赖氨酸氨基酸的结构氨基酸的结构n除甘氨酸外的手性氨基酸除甘氨酸外的手性氨基酸nL氨基酸氨基酸氨基酸的酸碱两性与偶极离子氨基酸的酸碱两性与偶极离子正离子、负离子与偶极离子正离子、负离子与偶极离子CH2CN

16、H2OOCH2CNH3OOCH2CNH3OHO+_OH+_H+HOH_等电点等电点在一定的pH溶液中，正离子和负离子数量相等，且浓度都很低，而偶极离子浓度最高，此时电解，以偶极离子形式存在的氨基酸不移动，这溶液的pH值就叫做氨基酸的等电点（*等电点不是中性点）。在强酸性溶液中主要以正离子存在；在强碱性溶液中主要以负离子存在。氨基酸在等电点时溶解度最小。甘氨酸丙氨酸颉氨酸亮氨酸酸性氨基酸与碱性氨基酸酸性氨基酸与碱性氨基酸天门冬氨酸谷氨酸酸性碱性组氨酸赖氨酸其它两性离子的例子其它两性离子的例子两性离子依两性离子依赖于溶液赖于溶液pH值值OCCH2HNCH2POHOHOOOCCH2HNCH2POHO

17、HOHO+_2水合茚三酮反应：生成蓝紫色物质。氨基酸的特有反应OOOHOHOOHOONH2NCHCROHO+RCHO+CO2+H2O+与亚硝酸反应与亚硝酸反应定量放出氮气，定量测定氨基酸或蛋白质的水解程度H2NCH CCH3OHO+HNO2HOCH CCH3OHO+N2+H2O氨基酸受热反应氨基酸受热反应NH2CHCCH3OHONH2CHCH3COHOCHHNCCHNHCOOH3CCH3+H2O+3，6-二甲基-2，5-哌嗪二酮 半胱氨酸与胱氨酸半胱氨酸与胱氨酸HSH2CCH CNH2OHOSH2CCH COOHH2CCHNH2NH2COOHS2-2H2H半胱氨酸 胱氨酸氨基酸的制备氨基酸的制

18、备1、蛋白质水解2、卤代酸氨解BrCHCCH3OHO2NH3H2OH2NCHCCH3OHONH4BrH2O3、由丙二酸酯制备N CHCOOC2H5COOC2H5OOC2H5ONaRClH2OCO2NCCOOC2H5COOC2H5OORH2NCCOOHCOOHR_H2N CHCOOHR2 2、多肽、多肽H2NCHCROHOH2NCHCROHO+H2NCHCRNHOCHCROHO某氨酰某氨酸某氨酰某氨酸丙 氨 酰 甘 氨 酰 丝 氨 酸 丙 甘 丝.NCOOHHNCOOHOH2NNHCOOHOHHNCOOHOH2N3 3、蛋白质、蛋白质n蛋白质是由氨基酸以酰胺键形成的高分子化合物。n由C、H、O、

19、N、S等元素组成，有些含有P、Fe、I。n单纯蛋白和结合蛋白：非蛋白部分叫辅基（糖、脂肪、色素等）。蛋白质的结构蛋白质的结构n蛋白质分子中氨基酸的连结顺序，叫做一级结构。n蛋白质二级结构氢键二级结构 螺旋蛋白质二级结构 折叠 片状A AT T碱基对中的氢键碱基对中的氢键NNCH3OOHHHNNNNNHHHH碱基中的烯醇互变碱基中的烯醇互变NNCH3OOHHNNCH3OHOH蛋白质四级结构四种不同蛋白质蛋白质四级结构四种不同蛋白质蛋白质的性质蛋白质的性质n两性电解质n电泳法：等电点不同，在一定pH值中所带电荷不同，在电场中移动的方向和速度也不同。n具有胶体性质：在水溶液中的颗粒直径在1100nm

20、。盐析在蛋白质的胶体溶液中加入盐类、有机溶剂或某些酸可使蛋白质沉淀。蛋白质的变性如果在蛋白质的胶体溶液中加入的酸、碱或重金属盐或加热使其高级结构被破坏（并不是蛋白质的水解），其活性消失。蛋白质的水解三、脂肪酸与油脂三、脂肪酸与油脂1 1、脂肪酸：长直链单羧酸、脂肪酸：长直链单羧酸C12C24（偶数碳原子）（偶数碳原子）饱和饱和不饱和（一至多个双键）不饱和（一至多个双键）常见脂肪酸常见脂肪酸俗名俗名系统名系统名结构式结构式熔点熔点月桂酸月桂酸十二酸十二酸CH3(CH2)10COOH44硬脂酸硬脂酸十八酸十八酸CH3(CH2)16COOH71.2油酸油酸9十八碳烯酸十八碳烯酸CH3(CH2)7CH

21、=CH(CH2)7COOH16.32 2、油脂、油脂n油脂是指猪油、牛油、花生油、豆油、桐油等动植物油n主要成分为三分子高级脂肪酸与甘油形成的酯皂化：将油脂用氢氧化钠（或氢氧化钾）水解，就得到脂肪酸的钠盐（或钾盐）和甘油。高级脂肪酸的钠盐就是肥皂。H2CH2COCROCRHCOCROOORCONaOH2CH2COHOHHCOH+3NaOH3亲水基团和疏水基团：一个既具有亲水基，又具有亲油基的分子叫两亲分子，肥皂分子在水中时许多分子的烃基链彼此靠色散力绞在一起，形成一个球形而将亲水部分露在球面上，叫胶束。肥皂及表面活性剂肥皂及表面活性剂肥皂：70%高级脂肪酸钠，30%水胶束胶束油油水水蜡与磷脂蜡

22、与磷脂脑苷脂：存在于神经组织中脑苷脂：存在于神经组织中OCH2OHOHOHOHOCH2CHNHC(CH2)22CH3OCHOHCHCH(CH2)12CH3第二部分高分子化合物第二部分高分子化合物 一般分子量大于1000，化合物的物理性质，化学性质不因分子量再稍有不同而变化，该化合物就叫高分子化合物。单体：构成高分子化合物重复结构单元的低分子化合物。H2CCHClH2CHCClnH2CHCCl聚合反应：使单体变为聚合物的反应。按反应类型分为加聚反应和缩聚反应。加聚反应加聚反应不饱和烯烃类单体经加成聚合而形成高分子的反应称为加聚反应 HCCH2HCH2Cnn天然橡胶：全顺式天然橡胶：全顺式CH2C

23、H3CCHCH2H2CCCH3CH2CCH2CCH3CHCH2H2CCCH2CHHH3CH2CCH3CCHCH2.H2CCH3CHCH2.顺式 反式CH2H3CHH2CCH2H3CH2CH等规间规无规缩聚反应缩聚反应具有两个以上活性功能团的低分子物质通过分子间的缩合反应，形成高分子化合物的反应 酚醛树脂酚醛树脂OH2 CH2OOHH2COHH2COH3+OHHCHOOHCH2OH+OHCH2OH+HCHOOHH2COH+H2O尼龙尼龙6 6COOH(CH2)5H2NCOOH(CH2)5H2NCOOH(CH2)5HNHn+n H2O尼龙尼龙6666H2N(CH2)6NH2(CH2)4CCHOOHOONH(CH2)6NH(CH2)4CCOHOOn-H2O其它例子其它例子SiOCH3CH3nOCOOHn