選修5糖類教材

第二節(jié)糖類

(saccharide)人類為了生存和健康,除了空氣和陽光外,必須攝取食物,食物中的糖類、油脂、蛋白質(zhì)、維生素、無機鹽、水統(tǒng)稱為營養(yǎng)素。光合作用是涉及物質(zhì)數(shù)量最多的化學反應，每年合成糖25億噸（主要是淀粉、纖維素）。光合作用糖類來源——綠色植物光合反應的產(chǎn)物糖類過去又稱為碳水化合物（原因）。（1）最先發(fā)現(xiàn)糖類是由C、H、O三種元素組成；（2）在已發(fā)現(xiàn)的糖分子中n(H)：n(O)=2：1;過去發(fā)現(xiàn)的糖類的分子式都遵循Cn(H2O)m這個通式。碳水化合物的量很大，分布很廣，幾乎存在于所有生物體中。碳水化合物并不能反映糖類的結(jié)構(gòu)特點（1）糖類分子中，氫原子與氧原子并不是以結(jié)合成水的形式存在；（2）在有些糖類分子中，n(H)：n(O)≠2：1，如脫氧核糖C5H10O4；（3）許多符合Cn(H2O)m通式的物質(zhì)并不屬于糖類，如甲醛，乙酸等。1.有甜味的不一定是糖。如

2.沒有甜味的也可能是糖。如

3.符合Cn(H2O)m的不一定是糖類化合物。如

4.不符合此通式的不一定不是糖類化合物。如

甘油淀粉、纖維素CH2O、C2H4O2、C3H6O3C6H12O5說明：糖類分類：以水解狀況進行分類單糖（不能水解成更簡單的糖）葡萄糖、果糖糖類二糖（1mol水解產(chǎn)生2mol單糖）麥芽糖、蔗糖多糖（1mol水解產(chǎn)生許多摩單糖）淀粉、纖維素用途：動植物所需能量的主要來源、工業(yè)原料一、葡萄糖與果糖（一）、葡萄糖葡萄糖存在于葡萄汁、帶甜味的水果里、蜂蜜、動物和人的血液（血糖0.1%）、腦、脊髓、淋巴液中。無色晶體,有甜味,能溶于水。根據(jù)下列問題推出葡萄糖的分子組成與結(jié)構(gòu)：1、葡萄糖的相對分子質(zhì)量為180，其中含碳40%，氫6．7%，其余是氧。求出葡萄糖的分子式。2、在一定條件下，1mol葡萄糖與1molH2反應，還原成己六醇3、葡萄糖能發(fā)生酯化反應生成五乙酸葡萄糖酯（提示：同一個C原子上連接2個羥基不穩(wěn)定）4、葡萄糖分子被氧化，碳鏈并不斷裂，而是生成含6個C原子的葡萄糖酸C6H12O6說明葡萄糖是直鏈化合物說明葡萄糖分子中有5個—OH，且分別連在5個C上可以斷定葡萄糖分子中含有一個—CHO葡萄糖的結(jié)構(gòu)分子式：C6H12O6結(jié)構(gòu)式：結(jié)構(gòu)簡式：CH2OH—(CHOH)4—CHO官能團：（1）醛基；（2）醇羥基多羥基醛(1)醛基的性質(zhì)寫出葡萄糖與氫氣發(fā)生加成反應的化學方程式CH2OH-(CHOH)4-CHO+H2→CH2OH-(CHOH)4-CH2OH寫出葡萄糖與銀鏡試劑反應的化學方程式CH2OH(CHOH)4CHO+2Ag(NH3)2OH→CH2OH(CHOH)4COOH+2Ag+4NH3+H2O水浴△寫出葡萄糖與新制Cu(OH)2(加熱)反應的化學方程式CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2→CH2OH(CHOH)4COOH+Cu2O↓+2H2O加熱出現(xiàn)紅色沉淀：有大量Cu2O生成，尿液中葡萄糖含量較高，病情較重，用“++++”表示；出現(xiàn)土黃色：含糖量為中等，用“+++”表示；出現(xiàn)黃綠色：含糖量為少量，用“++”表示；出現(xiàn)綠色：含糖量為微量，用“+”表示；如仍保持原來的藍色：證明尿液中不含葡萄糖，用“—”表示。小常識：尿糖的檢驗氫氧化銅堿性溶液與尿液混合，酒精燈加熱(2)羥基的性質(zhì)已知兩分子乙酸能脫水生成乙酸酐，醇類物質(zhì)能與酸酐反應生成酯和羧酸：完成葡萄糖與乙酸酐反應的化學方程式5(CH3CO)2O+CH2OH-(CHOH)4-CHO→CH3COOCH2-(CH3COOCH)4–CHO+5CH3COOH葡萄糖Cu(OH)2常溫絳藍色溶液——檢驗多羥基的反應葡萄糖五乙酸酯資料信息：葡萄糖的用途(1)生活上-----糖類;(2)工業(yè)上-----制鏡;(3)醫(yī)藥上-----迅速補充營養(yǎng)、制葡萄糖酸鈣等。（3）燃燒或緩慢氧化C6H12O62C2H5OH+2CO2酒化酶C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O作為營養(yǎng)物質(zhì),維持人體生命活動所需要的能量人體中在酶的作用下氧化，放出熱量。生理氧化反應：C6H12O6（s）+6O2(g)→6CO2（g）＋6H2O（l）+放熱（二）、果糖1、果糖的結(jié)構(gòu)分子式：結(jié)構(gòu)簡式：CH2OH-(CHOH)3-CO-CH2OH——多羥基酮C6H12O62、果糖的性質(zhì)與葡萄糖互為同分異構(gòu)體存在水果、蜂蜜等物質(zhì)中，比蔗糖甜；純凈的果糖是無色晶體，通常是粘稠的液體，易溶于水。。

CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHO(核糖)CH2OH-CHOH-CHOH-CH2-CHO(脫氧核糖)細胞核的重要組成部分果糖的環(huán)狀結(jié)構(gòu)果糖最簡單的醛糖：丙醛糖又稱甘油醛結(jié)構(gòu)簡式：HOCH2CHOHCHO

分子式：C3H6O3對映異構(gòu)一個碳原子上連上4個不同的原子或原子團，叫做“不對稱碳原子”，也叫“手性碳原子”。環(huán)狀半縮醛、半縮酮的啟迪，糖環(huán)形結(jié)構(gòu)的提出。

糖環(huán)形結(jié)構(gòu)HOCH2CH2CH2CHOHOCH2CH2CH2CH2CHO什么是糖？如何給糖類下一個準確的定義呢？二、蔗糖麥芽糖低聚糖：水解生成幾分子單糖的糖類物質(zhì)。低聚糖有二糖（蔗糖、麥芽糖等）、三糖等。糖類：從結(jié)構(gòu)上看，它一般是多羥基醛或多羥基酮，以及水解生成它們的物質(zhì)。

蔗糖的分子結(jié)構(gòu)麥芽糖的分子結(jié)構(gòu)蔗糖麥芽糖分子式物理性質(zhì)是否含醛基水解反應方程式二者關(guān)系C12H22O11C12H22O11白色晶體,溶于水,有甜味白色晶體,溶于水,有甜味無有

催化劑C12H22O11+H2O→(蔗糖)C6H12O6+C6H12O6(葡萄糖)(果糖)

催化劑C12H22O11+H2O→(麥芽糖)2C6H12O6(葡萄糖)同分異構(gòu)體二糖

+水→單糖催化劑3、麥芽糖的制備2(C6H10O5)n+nH2O→nC12H22O11

淀粉麥芽糖催化劑蔗糖可制成紅糖、砂糖、冰糖，其中紅糖純度最低，冰糖純度最高。麥芽糖可制飴糖。三、淀粉纖維素

(一)多糖：1、能水解生成多個分子單糖的糖類。

如淀粉、纖維素。2、多糖具有相同的通式：(C6H10O5)n3、其中含有的單糖單元（C6H10O5）的數(shù)值n，取值各不相同，只有大致的范圍；4、當n＝幾百到幾千時，為淀粉；5、當n＝幾千以上時，為纖維素。6、它們的結(jié)構(gòu)也不同,所以淀粉、纖維素不是同分異構(gòu)體。7、淀粉和纖維素為天然高分子有機化合物。（二）淀粉1．淀粉的存在：①淀粉主要存在于植物的種子和塊根里。②其中谷類中含淀粉較多。如：大米，約含淀粉80％小麥，約含淀粉70％鈴薯，約含淀粉20％2．淀粉的結(jié)構(gòu)①淀粉分子中含有幾百到幾千個單糖單元。即：幾百到幾千個（C6H10O5）②每個結(jié)構(gòu)單元式量：162。③相對分子質(zhì)量從幾萬到幾十萬④屬于天然有機高分子化合物直鏈淀粉碘－淀粉包合物結(jié)構(gòu)示意圖

支鏈淀粉3．淀粉的物理性質(zhì)①淀粉是白色、無氣味、無味道的粉末狀物質(zhì)；②不溶于冷水；③在熱水中產(chǎn)生糊化作用（即食物由生變熟的過程）4．淀粉的化學性質(zhì)①通常淀粉不顯還原性②遇碘變藍色③淀粉在催化劑（如酸）存在和加熱下可以逐步水解，生成一系列比淀粉分子小的化合物，最終生成還原性糖：葡萄糖。（C6H10O5)n+nH2OnC6H12O6

淀粉

葡萄糖催化劑討論：如何設計實驗證明淀粉的水解已經(jīng)開始？如何證明淀粉的水解已經(jīng)完全？如何證明水解沒有發(fā)生？第一步：取少量反應液，用堿中和硫酸，加入銀氨溶液，水浴加熱，觀察有無銀鏡反應發(fā)生；第二步：另取少量反應液，加入少量碘，觀察是否有顏色變化，如果無明顯現(xiàn)象，則表明，水解已經(jīng)完全。

例、解釋為什么在吃饅頭或米飯時，多加咀嚼就會感到有甜味？

答：淀粉在人體內(nèi)進行水解。人在咀嚼饅頭時，淀粉受唾液所含淀粉酶（一種蛋白質(zhì)）的催化作用，開始水解，生成了一部分葡萄糖。（淀粉在小腸里，在胰臟分泌出的淀粉酶的作用下，繼續(xù)進行水解。生成的葡萄糖經(jīng)過腸壁的吸收，進入血液，供人體組織的營養(yǎng)需要。）6．淀粉的用途（1）淀粉是食物的重要成分，是人體的重要能源；（2）可用于制葡萄糖和酒精等；（3）淀粉在淀粉酶的作用下，先轉(zhuǎn)化為麥芽糖，再轉(zhuǎn)化為葡萄糖，在酒化酶的作用下，轉(zhuǎn)化為乙醇：

C6H12O62C2H5OH+2CO2催化劑（三）纖維素1、纖維素的存在纖維素是無色無嗅無味的具有纖維狀結(jié)構(gòu)的物纖維素存在于一切植物中。是構(gòu)成植物細胞壁的基礎(chǔ)物質(zhì)。其中：棉花含纖維素92％~95％；亞麻含纖維素約80％；木材含纖維素約50％。2、纖維素的結(jié)構(gòu)（1）纖維素是一種復雜的多糖，分子中含有約幾千個單糖單元；（2）(C6H10O5)n中，n＝幾千；（3）屬于天然高分子化合物；（4）纖維素結(jié)構(gòu)與淀粉不同，所以性質(zhì)有差異。纖維素的分子結(jié)構(gòu)3、纖維素的化學性質(zhì)不顯還原性可發(fā)生水解，但比淀粉水解困難

(C6H10H5)n+nH2O催化劑

△nC6H12O6（葡萄糖）討論：如何設計實驗檢驗纖維素水解

已經(jīng)開始？取少量反應液，滴加幾滴硫酸銅溶液，再加入過量NaOH溶液，中和作催化劑的硫酸，一直加到出現(xiàn)Cu(OH)2沉淀，最后，加熱煮沸，觀察現(xiàn)象。如果出現(xiàn)紅色沉淀，表明已經(jīng)開始水解。4．纖維素的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征纖維素分子由幾千個單糖單元構(gòu)成，其中，每個單糖單元中含三個醇羥基，所以常用以下通式表示纖維素：因此，能顯示出醇的性質(zhì)。發(fā)生酯化反應，生成酯。如：與硝酸反應，生成纖維素硝酸酯（俗名：硝酸纖維）、纖維素乙酸酯（俗名：醋酸纖維）。（C6H7O2）OHOHOHn纖維素的酯化反應（C6H7O2）O—NO2O—NO2O—NO2n（C6H7O2）OHOHOHn3nHNO33nH2O＋＋纖維素硝酸酯（硝酸纖維）濃硫酸完全酯化時N%=14.14%膠棉N%=10.5%~12%制噴漆、封瓶口珂羅酊:膠棉的乙醇-乙醚溶液火棉N%=12.5%~13.8%制無煙火藥纖維素乙酸酯（醋酸纖維）：粘膠纖維：人造絲，人造棉、玻璃紙。制電影膠片5．纖維素的用途（6個方面）①棉麻纖維大量用于紡織工業(yè)②木材、稻草、麥秸、蔗渣等用于造紙③制造纖維素硝酸酯（硝酸纖維）。根據(jù)含N量分為火棉（含N量較高，用于制造無煙火藥）、膠棉（含N量較低，用于制賽璐璐和噴漆）④制造纖維素乙酸酯（醋酸纖維），不易著火，用于制膠片⑤制造粘膠纖維（NaOH、CS2處理后所得，其中的長纖維稱人造絲，短纖維稱人造棉）⑥食物中的纖維素有利于人的消化。淀粉、纖維素的化學性質(zhì)比較結(jié)構(gòu)特征纖維素

淀粉用途化學性質(zhì)無醛基

無醛基每個單元中有三個羥基

遇碘單質(zhì)呈藍色無還原性能水解成葡萄糖無還原性能水解成葡萄糖(比淀粉難)酯化反應食用制葡萄糖和酒精制硝酸纖維醋酸纖維粘膠纖維造紙概述：分類代表物特征葡萄糖果糖不水解，有還原性蔗糖麥芽糖無還原性，能水解有還原性，能水解淀粉纖維素無還原性，能水解單糖二糖多糖酶：是由活的微生物體產(chǎn)生的、具有特殊催化能力的蛋白質(zhì)。它能在常溫、常壓下促進微生物體內(nèi)一系列的分解與合成代謝的各種反應。因此又叫做生物催化劑。根據(jù)酶在微生物細胞中的活動部位，可分為胞外酶和胞內(nèi)酶。胞外酶——是由細胞產(chǎn)生后分泌到細胞