人教版高中化學選修5糖類--葡萄糖果糖麥芽糖蔗糖的結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)化

1、在高中我們只要知道蔗糖是非還原二糖，而麥芽糖是還原二糖，只有還原二糖才可以參加還原反應(yīng)（例如，銀鏡反應(yīng)）。但具體是為什么，現(xiàn)在具體談一談。我們知道糖是多羥基醛（果糖是酮），之所以糖能發(fā)生還原反應(yīng)是因為其含有醛基的結(jié)構(gòu)。那么，比較蔗糖和麥芽糖時就從它們有無醛基開始。我們知道蔗糖與麥芽糖是二糖，是由兩個單糖組成的（蔗糖是由一分子葡萄糖和一分子果糖組成；麥芽糖由兩分子葡萄糖組成）。之所以蔗糖不能參加還原反應(yīng)而麥芽糖卻可以肯定是蔗糖不含有醛基，而麥芽糖含有。實際組成它們的單糖是以環(huán)狀情況存在的，然后兩個單糖環(huán)再縮合成二糖。比如說葡萄糖和果糖，它們實際的存在的形式是：«萄葡狀鏈糖萄葡狀環(huán)0HH

2、0-3-HH十OH工OH鏈狀果糖HO?0H一3、OHj0OHur,HO壞狀果糖在環(huán)狀的單糖的結(jié)構(gòu)中，只要和環(huán)上的氧原子相鄰最近碳上連有羥基，那么該糖就含有還原性，就像所舉的例子中環(huán)狀葡萄糖1號碳上有羥基，果糖2號碳上有羥基，所以它們都是還原糖，都可以發(fā)生還原反應(yīng)。現(xiàn)在，開始解釋蔗糖和麥芽糖的還原性問題。實際蔗糖和麥芽糖的結(jié)構(gòu)如下:我們發(fā)現(xiàn)，麥芽糖的兩個含氧環(huán)中有一個環(huán)的離環(huán)上氧最近的碳（即1號碳）上有羥基，所以它有還原性可以參加還原反應(yīng)；而蔗糖的兩個環(huán)中找不到這樣的羥基，所以它沒有還原性，不能參加還原反應(yīng)。補充：環(huán)狀的糖中如果有上述像麥芽糖中1號碳這樣的羥基，或者葡萄糖1號碳和果糖2號碳上的羥

3、基的話，就會解離出醛基，那么就會有還原性了。如果你是高中生，那么能理解到這里就可以了。下面我解釋的是高中以外的內(nèi)容，可以試著理解一下。鏈狀的糖是怎么形成環(huán)狀的？其實是它反生了半縮醛（酮）反應(yīng)，反應(yīng)式如下：上述反應(yīng)中，如果R1和R2中至少有一個為H時，產(chǎn)物就為半縮醛，如果都為姓基那么就稱為半縮酮其實鏈狀單糖就是反生了這個反應(yīng)才成環(huán)的。比如說鏈狀葡萄糖中（如上述圖），1號的醛基碳就與5號碳的羥基縮合成了半縮醛而成環(huán)的。通過觀察半縮醛（酮）反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，也就是說在反應(yīng)過程中環(huán)狀的糖是可以再變回鏈狀的糖，從而會產(chǎn)生游離的醛基（或酮基）產(chǎn)生還原性從而可以參加還原反應(yīng)。觀察半縮醛或半縮酮發(fā)現(xiàn)

4、，它們的結(jié)構(gòu)特點是兩個氧原子夾著一個碳原子（兩個氧原子必須直接連在所夾的碳原子上），其中一個氧原子必須得連著H原子，另一個必須連著非H原子（一般為姓基）。這樣，麥芽糖中（如上述圖）的1號碳被兩個氧原子所夾，而其中的一個氧原子連著一個H原子，剛好是半縮醛，所以可以產(chǎn)生游離的醛基。而蔗糖沒有半縮醛結(jié)構(gòu)，所以不能產(chǎn)生游離的醛基（或酮基）。補充：蔗糖是由單糖通過下述反應(yīng)形成的反應(yīng)式首先是可逆的，就是說蔗糖可以通過加入一分子的水（即糖的水解反應(yīng)）,而變回一分子的葡萄糖和一分子的果糖，從而又具有還原性。這也與"蔗糖不能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，而水解后可以反生銀鏡反應(yīng)”的事實相符。蔗糖之所以不具還原性就是因為兩分子的單糖是通過它們還原性的半縮醛（酮）的羥基脫水縮合而成的，從而不再具有半縮醛結(jié)構(gòu)，也就不會產(chǎn)生游離的醛基而具有還原性了。補充：在實驗中發(fā)現(xiàn)，葡萄糖和果糖都可以反生銀鏡反應(yīng)，但是高中所學的可以發(fā)生銀鏡反應(yīng)的物質(zhì)是醛類。葡萄糖是醛，可以反生銀鏡反應(yīng)這個好理解，可果糖沒有醛基只有酮基，酮基是不發(fā)生銀鏡反應(yīng)的，為什么會與實驗結(jié)果不相符？原來，葡萄糖在堿性的條件下可以轉(zhuǎn)化成果糖，同樣果糖又可以轉(zhuǎn)化成葡萄糖（這個反應(yīng)稱為單糖的差相異構(gòu)化），這個過程在堿性的條件下是可逆的過程。反應(yīng)式如下:H0HOHOHOH葡萄糖-OH0H=0OH-H0OH