济宁医学院教案

济宁医学院 2009 ~ 2010 学年 第 2 学期 所在单位 基础学院 教 研 室 化学教研室 课程名称 有机化学 授课对象 09级医学类,本科, 授课教师 李兆楼 职 称 副教授 教材名称 有机化学 2010 年 5 月 29 日 教案首页 章节 第15章 第一节、第二节 第一节 单糖 第二节 双糖和多糖 讲授内容 学时分配 4学时,其中单糖2学时，双糖和多糖2学时, 1、掌握单糖的结构、构型、命名及化学性质 2、掌握双糖、多糖的结构、命名 教学目的 3、熟悉单糖的构型分析 4、了解环糊精、糖脂、糖蛋白、糖与血型物质 单糖的结构、构型、命名及化学性质 教学重点 双糖、多糖的结构 教学难点 单糖的构型分析 教学方法 讲授法〃精讲多练法〃多媒体辅助教学法 教具准备 计算机多媒体设备、自制课件、Powerpoint、Flash软件 《基础有机化学》刑其毅 高等教育出版社 教学参考《有机化学》吕以仙 人民卫生出版社 资料 《有机化学》曾昭琼 高等教育出版社 教学后记 教学过程 教师活动 教学内容 学生活备注 动 【播放课件】 第15章 糖类 观看放 【讲述】【导入糖类化合物亦称碳水化合物，是自然界存在最多、分映 引起新课】 布最广的一类重要的有机化合物。葡萄糖、蔗糖、淀粉和听课 学生 纤维素等都属于糖类化合物。 学习 糖类化合物是一切生物体维持生命活动所需能量的 兴趣 主要来源。它不仅是营养物质，而且有些还具有特殊的生 理活性。例如:肝脏中的肝素有抗凝血作用,血型中的糖 与免疫活性有关。此外，核酸的组成成分中也含有糖类化 合物——核糖和脱氧核糖。因此，糖类化合物对医药学来 说，具有更重要的意义。 糖类化合物由C，H，O三种元素组成，分子中H和 O的比例通常为2:1，与水分子中的比例一栗，可用通式 【播放课件】 C,HO ,表示。因此，曾把这类化合物称为碳水化合 m2n 【讲述】 物。但是后来发现有些化合物按其构造和性质应属于糖类观看放 【播放课件】 化合物，可是它们的组成并不符合Cm,HO ,通式，映 2n 【讲述】 如鼠李糖,CHO、脱氧核糖,CHO,等,而有些化 6125,5104 合物如乙酸,CHO,、乳酸,CHO,等，其组成虽符 242363 合通式C,HO ,，但结构与性质却与糖类化合物完全 m2n 不同。所以，碳水化合物这个名称并不确切，但因使用已 启发【讲述】 久，迄今仍在沿用。 学生 从化学构造上看，糖类化合物是多羟基醛、多羟基酮 思维 以及它们的缩合物。 注意 糖类化合物可根据能还被水解及水解产物的情况分 活跃 为三类。 课堂【播放课件】 单糖:不能水解的多羟基醛或多羟基酮。如葡萄糖、 气氛 【讲述】 果糖等。 二糖:水解后生成两分子单糖的糖。如蔗糖、麦芽糖 等。 强调 多糖:能水解生成许多分子单糖的糖。如淀粉、糖原、 纤维素等。 【讲述】 第一节 单糖 【播放课件】 【讲述】 单糖的科学定义及分类: 单糖一般是含有3-6个碳原子的多羟基醛或多羟 基 酮。最简单的单糖是甘油醛和二羟 基丙酮。按碳原子数 目，单糖可分为丙糖、丁糖、戊糖、己糖等。自然界的单 糖主要是戊糖 和己糖。根据构造，单糖又可分为醛糖和 【播放课件】 酮糖。多羟 基醛称为醛糖，多羟基酮称为酮糖。例如， 【讲述】 葡萄糖为己醛糖，果糖为己酮糖。单糖中最重要的与人们 关系最密切的是葡萄糖等。 一、单糖的构型和开链结构 CHOCHO HOHCHOH * HOHCHOH * HOHCHOH* HOHCHOH* OHCHOHCH22 D-葡萄糖 ,一,开链结构与构型 一对对映体有同一名称，但构型不同。D-型、L-型。 【举例】 差向异构体,epimer,: 有多个手性碳的非对映体，彼此间仅有一个手性碳原 子的构型不同，而其余的都相同者称为差向异构体。 CHO 积极思 CHO HOH【播放课件】 维 HOH HOHHOH HOHHOH HOHHOH OHCH2OHCH2 D-葡萄糖D-甘露糖 引导 下列四个戊醛糖中，那些互为对映体,那些互为差向 学生【讲述】 异构体, 观察 【播放课件】 B.C.D.A.CHOCHOCHOCHO HOHHOHHOHHOH HOHHOH【课堂练习】 HOHHOH HOHHOHHOHHOH OHCHOHCH2OHCHOHCH222 【播放课件】 二、变旋光现象与环状结构 学生回 ,一,葡萄糖的变旋光现象 答 结晶葡萄糖有两种，一种是从乙醇中结晶出来的，熔 点146?。它的新配溶液的[α]D为+112?，此溶液在放置 过程中，比旋光度逐渐下降，达到+52.17?以后维持不变,A与B, 讲练 另一种是从吡啶中结晶出来的，熔点150?，新配溶液的A与D结 [α]D为+18.7?，此溶液在放置过程中，比旋光度逐渐上升，为 差合，【举例】 也达到+52.7?以后维持不变。糖在溶液中，比旋光度自行向异构巩固【置疑】 转变为定值的现象称为变旋现象。显然葡萄糖的开链结构体 所学 不能解释此现象。 A与C知识 什么变旋光现象, 为对映 葡萄糖为什么会存在变旋光现象, 体 ,二,葡萄糖的环状结构 引起【设问】 学生 HOH【设问】 思考 HOHOHCOCCO【讲述】 HOHHOHHOH HOHHOHHOHHOH 引导学 HOHHOHHHOHH【举例】 生思考 OHCHCHOH2CHOH22【讲述】 β -D-(+)-葡萄糖α-D-(+)-葡萄糖【播放课件】 回答 [α ]D20 =+18.7?[α ]D20 =+112? 63.6% 36.4% ,三,葡萄糖的环状结构的哈沃斯,Haworth,式 CHO HOHHHOHH HOHHOHCHOC2 HOHOHOHHOH HOH CHOH2 OHCH 2OHOHCH2 OHCHOCHOOHOH OHOH OHOH 引导CHOH2OHCH2OOH 学生O 【课堂练习】 注意OHOHOHOH 力 OHOHOH β -D- (+)-吡喃葡萄糖α-D- (+)-吡喃葡萄糖 写出果糖的哈沃斯,Haworth,式 积极观 察 OOHOCHOH2 OHOH OHCHOHOH2OH OH OH β -D- 吡喃果糖 α -D- 吡喃果糖 OOHOCHOHOHCHCHOH222 OHOH OHCHOH2OHOH 同学练 β -D- 呋喃果糖 α -D-呋喃果糖 习 ,四,葡萄糖的构象 【播放课件】 【讲述】 HOH 对照答 OHOHOHHO【播放课件】 案 HOOHHOHOHOH HHHHH OHHO1C44 C1 写出D-半乳糖的的哈沃斯式,并说明α 与β 异构体的 稳定性 β-异构体的含量高于α -异构体的含量 三、物理性质,略, 四、化学性质 仔细观 ,一,成苷反应 察 【讲述】 同学练 【播放课件】 习 糖苷基与配基之间连接的键称为苷键. 2学 时 一下 ,二,氧化反应 内容 1、与Tollens、Benedict、Fehling试剂反应 为第 二次 课 ,、与溴水反应 【讲述】 推结构 【播放课件】 3、与稀硝酸的反应 ,三,酸性条件下脱水 【讲述】 【播放课件】 推结构 第二节 双糖和多糖 一、双糖 ,一,麦芽糖 1、物性:无色片状结晶，[α]D10=+136? 2、结构与性质: 1, 麦芽糖可被麦芽糖酶水解生成两分子D-葡萄糖，麦 芽糖酶只能水解α –糖苷键 ,2,有变旋光现象 ,3,具有还原性:可还原Ag+和Cu2，试剂 CHOHCHOH22 OO H,OH 推结构 OHOH OOH OHOH α-1,4-苷键 4-O-(α- D -吡喃葡萄糖基)- D -吡喃葡萄糖 OH O HOH OO OH 【讲述】 ,二,纤维二糖: 化学性质与(，) -麦芽糖相似:有变旋光现象、还原性，水 解生成两分子D-葡萄糖。与麦芽糖不同:纤维二糖不能被 麦芽糖酶水解，只能被苦杏仁酶水解，苦杏仁酶只能水解 β –糖苷键。 CHOH2CHOH2O OH,OH OHOOH OH OHOH β -1,4-苷键 4-O-(β - D -吡喃葡萄糖基)- D -吡喃葡萄糖 OHOH OO O OH【讲述】 【播放课件】 ,三,乳糖: 乳糖也是还原糖,有变旋光现象,用苦杏仁酶水解得等 量的D-葡萄糖和D-半乳糖。 CHOH2CHOH2O OHO H,OH OOHOH OH OH β -1,4-苷键 4-O-(β - D -吡喃半乳糖基)- D -吡喃葡萄糖 OHOH OO O OH ,四,蔗糖: 10 1、物性:无色晶体，mp=186 ? [α]=+66.7 D 2、结构与性质: ,1,无变旋光现象 ,2,无还原性 ,3, (，) –蔗糖被稀酸水解产生等量的 D-葡萄糖和 D-果糖 ,4,蔗糖可被麦芽糖酶水解, α –糖苷键,，又可被转 化酶水解,专一水解β –D-果糖苷键, ,5,经X-射线研究及蔗糖的全合成确定:α - D -吡喃观察图 葡萄糖基- β –D –呋喃果糖苷，又是 片 β –D –呋喃果糖基- α - D -吡喃葡萄糖苷。 CHOH2 OCHOH2O OCHOH2 α ，β -苷键 【播放课件】 二、多糖 多糖是由很多单糖分子以苷键结合而成的高分子化 合物，可用通式,CHO,n表示。 6105 多糖在自然界分布极广，亦很重要。如:纤维素,是构成动 植物骨架结构的组成成分，糖原和淀粉,是作为动植物 储藏的养分，人体中的肝素,具有特殊的生物活性(有抗凝 血作用)。多糖大部分为无定形粉末，没有甜味，无一 定 熔点，大多数不溶于水，个别能与水形成胶体溶液。 多糖没有还原性和变旋现象，尽管多糖末端含有半缩 醛羟基，但因相对分子质量很大，其还原性和变旋现象极 不显著。多糖也是糖苷，所以可以水解，在水解过程中， 往往产生一系列的中间产物，最终完全水解得到单糖。 (一) 淀粉 分为直链淀粉,又称糖淀粉,支链淀粉,又 称胶淀粉,。 直链淀粉和支链淀粉在结构和性质上有一定区别,纯 的直链淀粉不易溶于冷水，在热水中不成糊状 ，在热水 中有一定的溶解度。支链淀粉在热水中也不溶解，但可膨 胀成糊状,， 它们在淀粉中所占比例随植物品种而不 同，一般糖淀粉的含量为20%-30%，胶淀粉含量为 70%-80%。两者经酸水解后最终产物都是D-葡萄糖。 结构单位:D-葡萄糖。 结构: 直链淀粉:以α -1，4-苷键结合 OHCHOHCHOHCH2OH CH观察图 222OOOO 片 OOOO O OO O O OO 强调O 直链淀粉分子链很长，因此不可能以线型分子存在， 重点 而是在分子内氢键的作用下，卷曲盘旋成螺旋状，每个螺 加深 圈约含六个D-葡萄糖单位。此外，在主链上还有少数短分 印象 支 直链淀粉遇碘呈蓝色，这并不是碘与淀粉之间形成了化学 键，而是由于直链淀粉螺旋状结构的中空穴部分恰好能容 纳碘分子，二者之间借助于范德华力形成一种蓝色的包合 物。此显色反应常用来检验淀粉或碘的存在。 【讲述】 【播放课件 观察图 片 支链淀粉以α -1，4-苷键结合而成长链 ， 以α-1，6- 苷键形成支链 OHCHOHCHCHOH222OOO OOO CHOHOHCHCH2CHOH222OOOO OOOO O OOO OOOO OOO OO O (二)糖原,又称为动物淀粉, 动物体内贮存的一种多糖，主要存在于肝脏和肌肉中，因 此有肝糖原和肌糖原之分。正常情况下，肝脏中糖原的含 【讲述】 量达10%,20%，肌肉中的含量达4%。人体约含糖原400g。 【播放课件 糖原是机体活动所需能量的重要来源。当血液中葡萄糖含 量增高时，多余的葡萄糖就转变成糖原贮存于肝脏中，当 血液中葡萄糖含量降低时，肝糖原就分解为葡萄糖进入血 液中，以保持血液中葡萄糖的一定含量。糖原是葡萄糖多 分子缩合物，在结构上与支链淀粉相似，。 糖原是无定性粉末，溶于热水，溶解后呈胶体溶液。糖 原溶液遇碘呈紫红色。糖原水解的最终产物是D-葡萄糖 (三)纤维素 纤维素是植物细胞壁的主要成分，是构成植物支撑组 织的基础。以β-1，4-苷键结合而成无分支的链状分子。 OHCHOHOHCHCH2OHCH222OOOOO 引导学 OOO 对本章 经X射线测定:纤维素分子的链和链之间借助于分子内容进 【课后练习】间的氢键拧成像绳索状的结构 行 【下课】 这种绳索状的结构具有一定的机械强度和韧性，故在 植物体内起着支撑的作用。 作业P225