单糖的结构及表示方法慕课视频播放-简明有机化学（先修课）-MOOC慕课视频教程-柠檬大学

接下来让我们来学习一下单糖的结构及表示方法

在这里我们以D-（+）- 葡萄糖为例

那么关于D-（+）- 葡萄糖，它有两种结构

首先我们来看一下它的链状结构

那么，关于链状结构的表
示方法，我们采用Fischer投影式

那么它的书写原则，同学们来看一下

用一个竖线表示碳链，然后从羰
基开始进行编号，并且将羰基写在最上边

所以，我们就可以把D-
（+）- 葡萄糖写成左边这样的一种形式

那第二种呢，是将氢省略不写

第三种，是将羟基用一个短横线来进行表示

这也是D-（+）- 葡萄糖的省
写式，也是比较常用的一种表示方法

第四种，就是用一个三角
形代表醛基，用一个圆圈代表羟甲基

这几种写法都是D-（+）- 葡萄糖的链状结构

那么，通过D-（+）- 葡萄糖的链
状结构，可以来表示分子中各原子的结合次序

同时它还能解释葡萄糖的一些性质

比如说在高中的时候，我们学习过葡萄
糖能够发生银镜反应，也能与新制的氢氧化铜反应

这说明它的分子当中含有醛基

但是，还有一些性质葡萄糖的链状结构无法给予解释

比如说，D-（+）- 葡萄糖只能与一个甲醇形成缩醛

二、葡萄糖的红外图谱当中并没有羰基的伸缩振动

三、葡萄糖的核磁共振
氢谱当中也没有醛基质子的吸收峰

这些单从葡萄糖的链状结构是无法合理进行解释的

那除此之外，葡萄糖还有一个很重要的性质

我们将D-（+）- 葡萄糖在不同
的条件下重结晶，可以得到不同的晶体

比如说，在乙醇中重结
晶，得到的是α- D-（+）- 葡萄糖

在吡啶中重结晶，得到的是β-D-（+）- 葡萄糖

那么将两种葡萄糖晶体溶于
水，过后来测所得到的水溶液的比旋光度

α- D-（+）- 葡萄糖新配
制的溶液测得比旋光度为正的112度

但是放置一段时间过后，
再测它的比旋光度为正的52.7度

那同样β- D-（+）- 葡萄糖的
水溶液，测得它的比旋光度为正的19度

但是放置一段时间过后，
测得它的比旋光度也为正的52.7度

那我们把这种溶液的比旋光度随时
间自行改变并趋于恒定的现象叫做变旋光现象

那么关于葡萄糖的变旋光现
象，它的链状结构也无法合理进行解释

后来人们联想半缩醛和半缩酮的形
成，猜想葡萄糖有可能不仅仅只有链状结构

还可能有其他的结构，也就是关于糖环形结构的提出

人们猜想，葡萄糖内的醛基有可能跟它
分子内的羟基发生加成反应，从而形成一种半缩醛

后来经过X演示实验证明，葡萄糖确实以
一种六元的氧环，也就是环状的半缩醛结构存在

现在让我们具体的来看一下

那么，它的这个半缩醛是由醛
基跟碳五上的羟基进行加成反应所得到的

但是同学们注意一下，由于醛基是一个平面结构

所以说羟基跟醛基进行加成的时候，
可以从平面的这一边也可以从另一边进行加成

所以就会得到两种结构

一种是得到右边的这种，一加成过
后，醛基中的羰基就会变成一个半缩醛羟基

我们把这种结构叫做α- D-（+）- 葡萄糖

如果从另一侧所得到
的，它也会形成一个半缩醛羟基

我们把它叫做β- D-（+）- 葡萄糖

但是，在平衡的时候测的两种不同的葡
萄糖，环状结构和它的链状结构的含量是不相同的

β- D-（+）- 葡萄糖含量为64%，而链状结构极少

α- D-（+）- 葡萄糖的含量为36%

那么这又是为什么呢？等一下我们会具体分析

同学们注意一下，这里的α- D-（+）- 葡萄
糖和β- D-（+）- 葡萄糖，只是第一个碳上的构型不同

那么，其他碳原子的构型完全相同

所以，我们也把它叫做端基异构体

也就是只是半缩醛羟基（也
称苷羟基）的构型不同的一对异构体

也可以叫做异头物或者是异头体

就是因为葡萄糖的水溶液当
中存在这样一种链状和环状的互变异构

所以，才会导致葡萄糖具有变旋光现象

那这又该做如何解释呢？

比如说，我们以α- D-（+）- 葡萄糖为例

新配置的α- D-（+）- 葡
萄糖，测的比旋光度为正的112度

但是将它放置一段时间过后，它就
可以通过链状结构异构成β- D-（+）- 葡萄糖

从而使它的比旋光度不断下
降，直到趋于恒定，达到正的52.7度

那同样，β- D-（+）- 葡萄
糖刚开始测的比相关度为正的19度

但是放置一段时间过后，它也可
以通过链状结构异构成α- D-（+）- 葡萄糖

从而使它的比旋光度不断增加，直到最后趋于恒定

这是葡萄糖环形结构的提出

那么关于葡萄糖的环形
结构，我们如何来进行表示呢？

接下来我们要重点来看一下

那么对于葡萄糖的环形结构，
我们采用的是哈沃斯透射式来进行书写

它的书写原则是首先将碳原子进行编号

然后将他水平放倒就得到这样的一个结构（背朝外）

放倒过后，同学们可以发现，
原先羟基在右边的，现在就处于下边了

原先羟基在左边的，现在就处于上边了

然后我们将它进行弯曲

弯曲过后，将碳四和碳五旋转120度

接下来，碳五上的羟基与醛基进行加成反应

由于它可以从醛基平面的两
侧进行加成，所以就会得到两种结构

那么通过a途径所得到的，我们称之为α- D- 葡萄糖

那么，α- D-葡萄糖的定义
原则是它碳一上的羟基在平面的下方

还可以通过b途径得到β- D-
葡萄糖，它碳一上的羟基在平面上方

在这里，我要继续的补充一下

同学们注意一下，上面的α- D-
葡萄糖确切地应该称为α- D- 吡喃葡萄糖

为什么呢？

就是因为葡萄糖的这种六元氧环，它和吡
喃环比较相似，所以我们把它称为α- D-吡喃葡萄糖

那同样的，下面的确切的应该叫做β- D-吡喃葡萄糖

接下来，我们再来温习一下将链状
Fischer投影式转化成哈沃斯式的通用写法

一、我们将六元氧环上的氧写在
右上角，而将碳原子按照顺时针进行编号

那么在单糖当中呢，不仅仅可
以形成吡喃型，也有可能会形成呋喃型

那么，关于呋喃型就是五元氧环

二、将标准费歇尔式碳键右侧的基
团或原子，我们写在哈沃斯式环平面的下方

那么左侧的基团或原子写在环平面的上方

三、对于D-型糖，羟甲基它是在环上

如果半缩醛羟基在环下的话，
我们称之为α-构型，在环上就称为β-构型

那么对L- 型糖正好相反，它的羟甲基在环下

如果半缩醛羟基在环上，我
们就称为α-构型，在环下称为β-构型

根据此通用的写法，请同学们练习
一下以下四种不同单糖的哈沃斯投影式的写法

分别为D-（+）- 甘露糖、D-
（+）- 半乳糖、D-核糖，还有D-2-脱氧核糖

现在，让我们回到刚才所抛出的那个问题

也就是α-D-（+）- 葡萄糖含量
为36%，β-D-（+）- 葡萄糖含量为64%

这又说明什么问题呢？

我们可以从葡萄糖的构象来进行分析

那么，葡萄糖它是一个六元的氧环

至于我们前面所学习的环己烷，
它的构象是相似的，都是采取椅型构象

那么在α-D-（+）- 葡萄糖的
椅型构象相当中，有这样的一种构象

也就是除了碳一，也就是半缩醛上的羟基在a键上

即直立键上以外，其他较大
的基团都是在e键上，也就是平伏键上

所以，α-D-（+）- 葡萄糖相对来说比较稳定

那么β-D-（+）- 葡萄糖，它
的多种椅型构象当中有这样的一种构象

也就是所有的较大的基团都处于e键上

这就是β-D-（+）- 葡萄糖更为稳定的原因

在自然界当中，所有单糖中只有
β-D-（+）- 葡萄糖具有这样的一种情况

所有的较大的基团都处于e键上

所以β-D-（+）- 葡萄糖在自然界分布最广

这个也并不是偶然，而是由它的结构决定的

简明有机化学（先修课）课程列表：

第一章绪论

-1.1 有机化合物和有机化学

--有机化合物和有机化学

-1.1 有机化合物和有机化学

-1.2 有机化合物的特点及与其它学科的关系

--有机化合物的特点及其与其他学科的关系

-1.2 有机化合物的特点及与其它学科的关系

-1.3 有机化合物的结构

--1. 经典结构理论和现代共价键理论

--2. 碳的杂化

--3. 共价键的类型和参数

-1.3 有机化合物的结构

-1.4 有机化合物的分类，有机反应类型及条件

--有机化合物的分类与结构表示、反应类型及条件

--绪论

-1.4 有机化合物的分类，有机反应类型及条件

-1.5 酸碱的概念以及有机化合物结构的确定

--1.5 酸碱的概念以及有机化合物结构的确定

-1.5 酸碱的概念以及有机化合物结构的确定--作业

-本章习题

--本章习题--作业

--第一章绪论

第二章饱和烃

-2.1 烷烃的命名

--1. 烷烃的普通命名法和烷基的命名、烷烃中碳原子的类型

--2. 系统命名法和顺序规则

-2.1 烷烃的命名--作业

-2.2 烷烃的结构和构象异构

--烷烃的结构和构象异构

-2.2 烷烃的结构和构象异构--作业

-2.3 烷烃的物理性质

--烷烃的物理性质

-2.3 烷烃的物理性质--作业

-2.4 烷烃的化学性质

--1. 烷烃的稳定性、氧化反应和燃烧、裂化反应、卤代方应及机理

--2. 自由基反应中氢的活性反应与卤素的选择性

-2.4 烷烃的化学性质--作业

-2.5 环烷烃的分类和命名

--环烷烃的分类及命名

-2.5 环烷烃的分类和命名--作业

-2.6 环烷烃的顺反异构和构象异构

--环烷烃的顺反异构及构象异构

-2.6 环烷烃的顺反异构和构象异构--作业

-2.7 环烷烃的化学性质

--环烷烃的化学性质

-2.7 环烷烃的化学性质--作业

-本章习题

--本章习题--作业

第三章不饱和烃

-3.1 烯烃的结构和命名、烯烃的顺反异构和构型标记

--1. 乙烯的结构和烯烃的异构

--2. 烯烃的命名、烯烃的顺反异构和构型标记

-3.2 烯烃的亲电加成反应

-3.3 诱导效应和共轭效应

-3.4 自由基加成反应、硼氢化-氧化反应和烯烃的氧化反应

--自由基加成反应、硼氢化-氧化反应和烯烃的氧化反应

-3.5 共轭二烯烃的结构及反应

--1. 1，3-丁二烯烃的结构及亲电加成反应

-3.6 烯烃复分解反应简介

-3.7 炔烃的结构和命名

-3.8 炔烃的亲电加成反应和氧化反应

有机实验1：基本操作

-基本操作演示

--基本操作

第四章芳香烃

-4.1 芳香烃的分类及命名

--芳香烃的分类及命名

-4.1 芳香烃的分类及命名--作业

-4.2 苯的结构及其物理性质

--苯的结构和苯及其同系物的物理性质

-4.2 苯的结构及其物理性质--作业

-4.3 苯的亲电取代反应

--1. 苯的卤代反应、硝化反应和磺化反应

--2. 苯的傅-克反应、布兰克氯甲基化反应及加特曼-科赫反应

-4.3 苯的亲电取代反应--作业

-4.4 苯环上亲电取代反应的定位效应

--1. 单取代苯的定位效应

--2. 二取代苯的定位效应及定位效应的应用、苯环侧链的取代及氧化反应

-4.4 苯环上亲电取代反应的定位效应--作业

-4.5 稠环芳香烃

--稠环芳香烃

-4.5 稠环芳香烃--作业

-4.6 芳香性及休克尔规则

--芳香性及休克尔规则

-4.6 芳香性及休克尔规则--作业

-本章习题

--本章习题--作业

第五章立体化学

-5.1 旋光异构的基本概念

--旋光异构的基本概念

-5.1 旋光异构的基本概念--作业

-5.2 对映异构与手性分子

--对映异构与手性分子

-5.2 对映异构与手性分子--作业

-5.3 含有一个手性原子的化合物

--对映异构体的性质及其表示方法

--对映异构体的构型标记

-5.3 含有一个手性原子的化合物--作业

-5.4 具有两个手性中心的化合物

--具有两个手性中心的化合物

-5.4 具有两个手性中心的化合物--作业

-5.5 无手性碳原子的手性分子

--无手性碳原子的手性分子

-5.5 无手性碳原子的手性分子--作业

-5.6 对映异构体的不同生物活性

--对映异构体的不同生物活性

-5.6 对映异构体的不同生物活性--作业

-5.7 手性化合物的获取方法

--手性化合物的获取方法

-5.7 手性化合物的获取方法--作业

-本章习题

--本章习题--作业

第六章卤代烃

-6.1 卤代烃的分类与命名

--卤代烃的分类与命名

-6.2 卤代烷的结构及其亲核取代反应

--1. 卤代烷的结构和双分子亲核取代反应（SN2）

-6.3 不饱和卤代烃的亲核取代反应

-6.4 卤代烷的消除反应

-6.5 消除反应与亲核取代反应的竞争和卤代烷与金属镁的反应

--消除反应与亲核取代反应的竞争和卤代烷与金属镁的反应

有机实验2：阿司匹林的制备

-实验演示

--Video

第七章醇、酚、醚

-7.1 醇的结构、分类及命名

-7.2 醇的物理性质和化学性质

-7.3 酚的结构、分类、命名及物理性质

-7.4 酚的化学性质

--2. 酚环上的取代、氧化和显色反应以及酚醚和酚酯的形成

-7.5 醚的结构、分类、命名及物理性质

--醚的结构、分类、命名及物理性质

-7.6 醚的化学性质

--醚的化学性质

第八章醛、酮、醌

-8.1 醛酮的分类、命名及结构

--醛酮的分类、命名及结构

-8.1 醛酮的分类、命名及结构--作业

-8.2 醛酮的亲核加成反应

--1. 与碳亲核试剂和格氏试剂的加成

--2. 与亚硫酸氢钠和氧亲核试剂的加成

-8.2 醛酮的亲核加成反应--作业

-8.3 羰基的还原和与氨的加成

--1. 与氨的加成，还原反应

--2. 克莱门森还原法和黄鸣龙还原、α-H的反应

-8.3 羰基的还原和与氨的加成--作业

-8.4 醛的特殊反应

--醛的特殊反应

-8.4 醛的特殊反应--作业

-8.5 醌

--醌

-8.5 醌--作业

第九章羧酸及其衍生物

-9.1 羧酸的分类、命名及结构

--1. 羧酸的分类及命名

--2. 羧酸的结构及物理性质

-9.1 羧酸的分类、命名及结构--作业

-9.2 羧酸的酸性及脱羧反应

--羧酸的酸性及脱羧反应

-9.2 羧酸的酸性及脱羧反应--作业

-9.3 羧酸α-H的卤代反应及羧酸衍生物的生成

--羧酸α-H的卤代反应及羧酸衍生物的生成

-9.3 羧酸α-H的卤代反应及羧酸衍生物的生成--作业

-9.4 酯化反应

--酯化反应

-9.4 酯化反应--作业

-9.5 Claisen酯缩合反应

--Claisen酯缩合反应

-9.5 Claisen酯缩合反应--作业

-9.6 羧酸衍生物的亲核取代反应

--羧酸衍生物的亲核取代反应

-9.6 羧酸衍生物的亲核取代反应--作业

-9.7 羧酸衍生物的还原反应及其与金属化合物的反应

--羧酸衍生物的还原反应及其与金属化合物的反应

-9.7 羧酸衍生物的还原反应及其与金属化合物的反应--作业

-本章习题

--本章习题--作业

有机实验3：薄层色谱

-实验演示

--薄层色谱

第十章含氮与杂环化合物

-10.1 硝基化合物

--硝基化合物

-10.1 硝基化合物--作业

-10.2 胺的分类和命名

--1. 胺的分类

--2. 胺的命名

-10.2 胺的分类和命名--作业

-10.3 胺的结构

--胺的结构

-10.3 胺的结构--作业

-10.4 胺的性质

--1. 碱性与成盐反应、酰化反应

--2. 与亚硝酸反应及芳环上的亲电取代反应

-10.4 胺的性质--作业

-10.5 芳香重氮盐的性质

--芳香重氮盐的性质

-10.5 芳香重氮盐的性质--作业

-10.6 杂环的分类、命名及结构

--1. 杂环的分类和命名

--2. 杂环化合物的结构

-10.6 杂环的分类、命名及结构--作业

-10.7 杂环化合物的性质、含两个N原子的杂环化合物以及稠环化合物

--杂环化合物的性质、含两个N原子的杂环化合物以及稠环化合物

-10.7 杂环化合物的性质、含两个N原子的杂环化合物以及稠环化合物--作业

-本章习题

--本章习题--作业

第十一章氨基酸、肽、蛋白质

-11.1 氨基酸

--氨基酸

-11.1 氨基酸--作业

-11.2 肽和蛋白质

--肽和蛋白质

-11.2 肽和蛋白质--作业

-本章习题

--本章习题--作业

有机实验4：甲基橙的制备

-实验演示

--甲基橙的制备

第十二章单糖、寡糖和多糖

-12.1 糖的定义、分类和命名

--糖的定义、分类和命名

-12.1 糖的定义、分类和命名--作业

-12.2 单糖的结构及表示方法

--单糖的结构及表示方法

-12.2 单糖的结构及表示方法--作业

-12.3 单糖的理化性质

--单糖的理化性质

-12.3 单糖的理化性质--作业

-12.4 二糖

--二糖

-12.4 二糖--作业

-12.5 多糖

--多糖

-12.5 多糖--作业

-本章习题

--本章习题--作业

第十三章高分子化合物

-13.1 高分子科学发展简史

--高分子科学发展简史

-13.1 高分子科学发展简史--作业

-13.2 高分子化合物的基本概念

--高分子化合物的基本概念

-13.2 高分子化合物的基本概念--作业

-13.3 高分子化合物的结构和性能

--高分子化合物的结构和性能

-13.3 高分子化合物的结构和性能--作业

-13.4 高分子化合物的应用和展望

--高分子化合物的应用和展望

-13.4 高分子化合物的应用和展望--作业

-本章习题

--本章习题--作业

第十四章有机化学研究前沿

-14.1 钯催化交叉偶联

-14.2 天然产物全合成

-14.3 药物中的有机化学

-14.4 自修复高分子

-14.5 有机化学合成中的新型固体催化剂

--有机化学合成中的新型固体催化剂

-14.6 有机光电功能材料

--有机光电功能材料

-14.7 绿色有机合成化学-光催化的有机新反应

--绿色有机合成化学-光催化的有机新反应

-本章习题

--本章习题--作业

有机实验室安全事项

-有机实验室安全事项

--有机实验室安全事项

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