第二节 糖（二）
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第二节 糖类（二）
【知识梳理】
一、几种糖的对比
1、单糖
单糖项目 定 义 不能水解生成更简单的糖，叫做单糖
代表物 葡萄糖 果糖
分子式 C6H12O6 C6H12O6
结构简式 CH2OH—(CHOH)4—CHO CH2OH—(CHOH)3—CO—CH2OH
结构特点 分子中含有5个羟基1个醛基，与果糖互为同分异构体 分子中含有5个羟基1个羰基，与葡萄糖互为同分异构体
物理性质 白色晶体，易溶于水，有甜味，但不如蔗糖甜，存在于葡萄汁和其他带甜味的水果里，蜂蜜也含有 粘稠液体(纯果糖为白色晶体)，易溶于水，比蔗糖甜，不易结晶，存在于水果(或蜂蜜)中
化学性质 1．具有还原性，能发生银镜反应，与新制的Cu(OH)2碱性悬浊液反应：CH2OH(CHOH)4CHO+2[Ag(NH3)2]++2OH－ CH2OH(CHOH)4COO－+NH +2Ag↓+H2O+3NH3CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2 CH2OH－(CHOH)4COOH+2H2O+Cu2O↓(红色)2．加成反应：CH2OH(CHOH)4CHO+H2 CH2OH(CHOH)4CH2OH3．能发生酯化反应4．发酵生成酒精：C6H12O6 2C2H5OH+2CO25．生理氧化：C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O 1．受相邻碳原子上的—OH的影响，羰基可发生银镜反应，也被新制的Cu(OH)2碱性悬浊液氧化，具有还原性；(了解)2．能发生酯化反应
制 法 淀粉或纤维素水解：(C6H10O5)n+nH2O nC6H12O6
用 途 作营养品、制药、制糖果、制镜和热水瓶胆等 作营养品
2、二糖
定义 水解后能生成两分子单糖的糖类
代表物 蔗 糖 麦 芽 糖
分子式 C12H22O11 C12H22O11
结构特点 分子里无醛基，与麦芽糖互为同分异构体 分子里含有醛基
物理性质 无色晶体，溶于水，有较浓的甜味、比葡萄糖甜 白色晶体，易溶于水，有甜味但不如蔗糖甜
化学性质 1．无还原性，不能发生银镜反应；2．在一定条件下可发生水解： 1．具有还原性，可发生银镜反应，也能与新制的Cu(OH)2碱性悬浊液反应(反应式不作要求)；2．在一定条件下可发生水解：
存在与制法 存在不少植物体内，以甘蔗和甜菜中含量最多，可从中提取而制得蔗糖 淀粉在淀粉酶的作用下水解制得：
用途 作营养调味品 作甜味食物
【拓展提高】
如何用实验证明葡萄糖的分子结构？
（1） 元素定量分析实验知葡萄糖的实验式（最简式为CH2O），测定分子量，确定其分子式为C6H12O6。
（2） 葡萄糖可发生眼镜反应，定量分析结果，1mol葡萄糖产生2mol Ag 单质，说明葡萄糖分子中含有一个—CHO。
（3） 葡萄糖加氢还原产生为己六醇说明葡萄糖是直链化合物；1mol葡萄糖可加1mol H2，说明其分子中含有一个—CHO。
（4） 葡萄糖能发生酯化反应，1mol葡萄糖酯化后含5mol
说明其含有5个醇羟基，连在5个C原子上。
根据以上事实，可推断葡萄糖的结构简式为CH2OH—（CHOH）4—CHO。
【课外阅读】
糖尿病患者病情检测
糖尿病患者的尿液中含有葡萄糖，而且病情越重，含糖量越高。因此，可以根据测定尿中葡萄糖的含量来判断患者的病情。从前医疗上曾使用葡萄糖的—CHO与碱性Cu(OH)2悬浊液的反应原理测定患者尿中葡萄糖的含量。因为患者尿中葡萄糖的含量不同，与碱性Cu(OH)2 悬浊液反应的现象不同。依次为蓝色→黄绿色→砖红色。
试剂 操作步骤 现象 结论
CuSO4溶液、酒石酸钾钠、NaOH 将尿液与试剂混合后微热 蓝色溶液 -
生成绿色沉淀 +
生成黄绿色沉淀 + +
生成土黄色沉淀 + + +
生成砖红色沉淀 + + + +
【典例精评】
例1、写出七种你所熟悉的不同类别的有机物结构简式，它们分别是各类物质中最简单且完全燃烧产生的CO2和H2O(g)的体积比均为V(CO2)：V(H2O)=1。
⑴____________________________ ⑵____________________________
⑶____________________________ ⑷____________________________
⑸____________________________ ⑹____________________________
⑺____________________________
解析：⑴CH2 = CH2 ⑵
⑶HCHO ⑷
⑸HCOOH ⑹HCOOCH3
⑺CH2OH(CHOH)4CHO
例2、有A、B、C、D四种有机物均由C、H、O三种元素组成，其分子中三元素的质量比均为6：1：8，已知在常温下A是一种气体，B、C是液体，D是固体，其中A、B、D均发生银镜反应，A、C、D均易溶于水，又知B、C是同分异构体，其式量是A的两倍，计算确定：A、B、C、D是什么物质？
解析： A：甲醛 B：HCOOCH3
C：CH3COOH D：葡萄糖
例3、充分燃烧某糖，消耗的O2、生成的CO2和H2O的物质的量都相等，它的相对分子质量是它最简式量的6倍，0.1mol该糖能还原银氨溶液生成21.6g银，0.1mol该糖能与30g乙酸发生酯化反应。求该糖的：
(1)最简式；
(2)相对分子质量，分子式；
(3)若该糖是直链分子，试推导其结构式。
设计意图：本题涉及有机物分子式的确定及根据有机物的分子式和性质推断有机物的结构式。意在考查学生分析问题、解决问题的综合能力。
解析：(1)因为该糖燃烧消耗的O2、生成的CO2和H2O的物质的量都相等，所以该糖分子内C、H、O三种原子物质的量之比为：1：2：(2+1－2)=1：2：1，故该糖的最简式为CH2O。
(2)最简式量为30，依题意，该糖的相对分子质量为6×30=180，分子式为(CH2O)6，即C6H12O6。
(3)设该糖分子中含有x个—CHO，y个—OH。
R(CHO)x ~ 2x Ag
1 2x
0.1
解得x = 1
R(OH)y~ y CH3COOH
1 y
0.1
解得y = 5
由于该糖为直链分子，且由于多个—OH连在同一碳原子上不稳定，故该糖的结构简式为：
该糖的结构为五羟基醛，为葡萄糖。
答案：(1)CH2O，(2)180 C6H12O6
例4、将蔗糖溶于水，配成10%的溶液，分装在两个试管中。在第一支试管中加入银氨溶液，在水浴中加热，没有变化，原因是蔗糖分子中_______；在第二支试管中，加入几滴稀硫酸，再在水浴中加热，加NaOH中和酸后也加入银氨溶液，现象是_______，原因是________，稀硫酸的作用是________。
解析：蔗糖分子中无 ，不能发生银镜反应，但是蔗糖能在稀硫酸作用下发生水解反应，生成葡萄糖和果糖。前者分子中有 ，能发生银镜反应。
答：无醛基，有光亮的银镜产生，蔗糖水解生成了葡萄糖，催化剂。
例5、有甲、乙、丙、丁四种有机物，它们的组成相同，C、H、O的质量比都是6：1：8。在常温下，甲是气体，乙和丙是液态，而丁是白色晶体。甲、乙和丁都易溶于水，丙难溶于水。甲、丙、丁三种物质分别和新制的碱性Cu(OH)2悬浊液共热都有砖红色沉淀析出。乙能和Na2CO3作用放出CO2，乙和丙互为同分异构体。试推断甲、乙、丙、丁四种有机物的名称和结构简式，并写出有关的化学方程式。
解析：组成相同，即最简式相同。C、H、O质量比为6：1：8，最简式为“CH2O”，甲是气体，只有CH2O；乙能与Na2CO3反应且符合最简式“CH2O”应为CH3COOH；丙要能发生银镜反应，只能为 ；丁是白色晶体，且有—CHO，最简式“CH2O”，为葡萄糖。
答案：甲：甲醛 CH2O
乙：乙酸 CH3COOH
丙：甲酸甲酯 HCOOCH3
丁：葡萄糖 C6H12O6 CH2OH(CHOH)4CHO方程式略。
【高考连接】
1．[1990年上海高考题]某厂利用一种天然产物进行发酵，发现发酵液中含有U、V、W、X等多种化合物。已知：①U和W均可与银氨溶液反应，析出金属银，而且U是一种单糖；②V是个单官能团化合物，其C原子数和X相同，V在浓H2SO4作用下经加热得到X，Y可以使溴水褪色；③V经缓和氧化可以生成W；④V和X在少量浓H2SO4作用下经加热可以得到Z；⑤X的组成为C：40%、H：6.7%、O：53.3%，X含有一个羧基，并知450mgX和25mL 0.20mol/L的NaOH的溶液完全反应，X也可和乙酸起酯化反应。根据上述条件，回答下面有关问题：
（1）写出符合U的一种可能的单糖结构简式 。
（2）X的分子式是 ，其所有可能的结构简式是 。
（3）V、W、Y、Z的可能结构简式分别是：V 、W 、Y 、Z 。
答案．（1）CH2OH（CHOH）4 CHO
（2）C3H6O3 HOCH2——CH2COOH
（3）V：CH3CH2CH2OH W：CH3CH2CHO
Y：CH3CH=CH2 Z：
【知识梳理】
一、几种糖的对比
1、单糖
单糖项目 定 义 不能水解生成更简单的糖，叫做单糖
代表物 葡萄糖 果糖
分子式 C6H12O6 C6H12O6
结构简式 CH2OH—(CHOH)4—CHO CH2OH—(CHOH)3—CO—CH2OH
结构特点 分子中含有5个羟基1个醛基，与果糖互为同分异构体 分子中含有5个羟基1个羰基，与葡萄糖互为同分异构体
物理性质 白色晶体，易溶于水，有甜味，但不如蔗糖甜，存在于葡萄汁和其他带甜味的水果里，蜂蜜也含有 粘稠液体(纯果糖为白色晶体)，易溶于水，比蔗糖甜，不易结晶，存在于水果(或蜂蜜)中
化学性质 1．具有还原性，能发生银镜反应，与新制的Cu(OH)2碱性悬浊液反应：CH2OH(CHOH)4CHO+2[Ag(NH3)2]++2OH－ CH2OH(CHOH)4COO－+NH +2Ag↓+H2O+3NH3CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2 CH2OH－(CHOH)4COOH+2H2O+Cu2O↓(红色)2．加成反应：CH2OH(CHOH)4CHO+H2 CH2OH(CHOH)4CH2OH3．能发生酯化反应4．发酵生成酒精：C6H12O6 2C2H5OH+2CO25．生理氧化：C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O 1．受相邻碳原子上的—OH的影响，羰基可发生银镜反应，也被新制的Cu(OH)2碱性悬浊液氧化，具有还原性；(了解)2．能发生酯化反应
制 法 淀粉或纤维素水解：(C6H10O5)n+nH2O nC6H12O6
用 途 作营养品、制药、制糖果、制镜和热水瓶胆等 作营养品
2、二糖
定义 水解后能生成两分子单糖的糖类
代表物 蔗 糖 麦 芽 糖
分子式 C12H22O11 C12H22O11
结构特点 分子里无醛基，与麦芽糖互为同分异构体 分子里含有醛基
物理性质 无色晶体，溶于水，有较浓的甜味、比葡萄糖甜 白色晶体，易溶于水，有甜味但不如蔗糖甜
化学性质 1．无还原性，不能发生银镜反应；2．在一定条件下可发生水解： 1．具有还原性，可发生银镜反应，也能与新制的Cu(OH)2碱性悬浊液反应(反应式不作要求)；2．在一定条件下可发生水解：
存在与制法 存在不少植物体内，以甘蔗和甜菜中含量最多，可从中提取而制得蔗糖 淀粉在淀粉酶的作用下水解制得：
用途 作营养调味品 作甜味食物
【拓展提高】
如何用实验证明葡萄糖的分子结构？
（1） 元素定量分析实验知葡萄糖的实验式（最简式为CH2O），测定分子量，确定其分子式为C6H12O6。
（2） 葡萄糖可发生眼镜反应，定量分析结果，1mol葡萄糖产生2mol Ag 单质，说明葡萄糖分子中含有一个—CHO。
（3） 葡萄糖加氢还原产生为己六醇说明葡萄糖是直链化合物；1mol葡萄糖可加1mol H2，说明其分子中含有一个—CHO。
（4） 葡萄糖能发生酯化反应，1mol葡萄糖酯化后含5mol
说明其含有5个醇羟基，连在5个C原子上。
根据以上事实，可推断葡萄糖的结构简式为CH2OH—（CHOH）4—CHO。
【课外阅读】
糖尿病患者病情检测
糖尿病患者的尿液中含有葡萄糖，而且病情越重，含糖量越高。因此，可以根据测定尿中葡萄糖的含量来判断患者的病情。从前医疗上曾使用葡萄糖的—CHO与碱性Cu(OH)2悬浊液的反应原理测定患者尿中葡萄糖的含量。因为患者尿中葡萄糖的含量不同，与碱性Cu(OH)2 悬浊液反应的现象不同。依次为蓝色→黄绿色→砖红色。
试剂 操作步骤 现象 结论
CuSO4溶液、酒石酸钾钠、NaOH 将尿液与试剂混合后微热 蓝色溶液 -
生成绿色沉淀 +
生成黄绿色沉淀 + +
生成土黄色沉淀 + + +
生成砖红色沉淀 + + + +
【典例精评】
例1、写出七种你所熟悉的不同类别的有机物结构简式，它们分别是各类物质中最简单且完全燃烧产生的CO2和H2O(g)的体积比均为V(CO2)：V(H2O)=1。
⑴____________________________ ⑵____________________________
⑶____________________________ ⑷____________________________
⑸____________________________ ⑹____________________________
⑺____________________________
解析：⑴CH2 = CH2 ⑵
⑶HCHO ⑷
⑸HCOOH ⑹HCOOCH3
⑺CH2OH(CHOH)4CHO
例2、有A、B、C、D四种有机物均由C、H、O三种元素组成，其分子中三元素的质量比均为6：1：8，已知在常温下A是一种气体，B、C是液体，D是固体，其中A、B、D均发生银镜反应，A、C、D均易溶于水，又知B、C是同分异构体，其式量是A的两倍，计算确定：A、B、C、D是什么物质？
解析： A：甲醛 B：HCOOCH3
C：CH3COOH D：葡萄糖
例3、充分燃烧某糖，消耗的O2、生成的CO2和H2O的物质的量都相等，它的相对分子质量是它最简式量的6倍，0.1mol该糖能还原银氨溶液生成21.6g银，0.1mol该糖能与30g乙酸发生酯化反应。求该糖的：
(1)最简式；
(2)相对分子质量，分子式；
(3)若该糖是直链分子，试推导其结构式。
设计意图：本题涉及有机物分子式的确定及根据有机物的分子式和性质推断有机物的结构式。意在考查学生分析问题、解决问题的综合能力。
解析：(1)因为该糖燃烧消耗的O2、生成的CO2和H2O的物质的量都相等，所以该糖分子内C、H、O三种原子物质的量之比为：1：2：(2+1－2)=1：2：1，故该糖的最简式为CH2O。
(2)最简式量为30，依题意，该糖的相对分子质量为6×30=180，分子式为(CH2O)6，即C6H12O6。
(3)设该糖分子中含有x个—CHO，y个—OH。
R(CHO)x ~ 2x Ag
1 2x
0.1
解得x = 1
R(OH)y~ y CH3COOH
1 y
0.1
解得y = 5
由于该糖为直链分子，且由于多个—OH连在同一碳原子上不稳定，故该糖的结构简式为：
该糖的结构为五羟基醛，为葡萄糖。
答案：(1)CH2O，(2)180 C6H12O6
例4、将蔗糖溶于水，配成10%的溶液，分装在两个试管中。在第一支试管中加入银氨溶液，在水浴中加热，没有变化，原因是蔗糖分子中_______；在第二支试管中，加入几滴稀硫酸，再在水浴中加热，加NaOH中和酸后也加入银氨溶液，现象是_______，原因是________，稀硫酸的作用是________。
解析：蔗糖分子中无 ，不能发生银镜反应，但是蔗糖能在稀硫酸作用下发生水解反应，生成葡萄糖和果糖。前者分子中有 ，能发生银镜反应。
答：无醛基，有光亮的银镜产生，蔗糖水解生成了葡萄糖，催化剂。
例5、有甲、乙、丙、丁四种有机物，它们的组成相同，C、H、O的质量比都是6：1：8。在常温下，甲是气体，乙和丙是液态，而丁是白色晶体。甲、乙和丁都易溶于水，丙难溶于水。甲、丙、丁三种物质分别和新制的碱性Cu(OH)2悬浊液共热都有砖红色沉淀析出。乙能和Na2CO3作用放出CO2，乙和丙互为同分异构体。试推断甲、乙、丙、丁四种有机物的名称和结构简式，并写出有关的化学方程式。
解析：组成相同，即最简式相同。C、H、O质量比为6：1：8，最简式为“CH2O”，甲是气体，只有CH2O；乙能与Na2CO3反应且符合最简式“CH2O”应为CH3COOH；丙要能发生银镜反应，只能为 ；丁是白色晶体，且有—CHO，最简式“CH2O”，为葡萄糖。
答案：甲：甲醛 CH2O
乙：乙酸 CH3COOH
丙：甲酸甲酯 HCOOCH3
丁：葡萄糖 C6H12O6 CH2OH(CHOH)4CHO方程式略。
【高考连接】
1．[1990年上海高考题]某厂利用一种天然产物进行发酵，发现发酵液中含有U、V、W、X等多种化合物。已知：①U和W均可与银氨溶液反应，析出金属银，而且U是一种单糖；②V是个单官能团化合物，其C原子数和X相同，V在浓H2SO4作用下经加热得到X，Y可以使溴水褪色；③V经缓和氧化可以生成W；④V和X在少量浓H2SO4作用下经加热可以得到Z；⑤X的组成为C：40%、H：6.7%、O：53.3%，X含有一个羧基，并知450mgX和25mL 0.20mol/L的NaOH的溶液完全反应，X也可和乙酸起酯化反应。根据上述条件，回答下面有关问题：
（1）写出符合U的一种可能的单糖结构简式 。
（2）X的分子式是 ，其所有可能的结构简式是 。
（3）V、W、Y、Z的可能结构简式分别是：V 、W 、Y 、Z 。
答案．（1）CH2OH（CHOH）4 CHO
（2）C3H6O3 HOCH2——CH2COOH
（3）V：CH3CH2CH2OH W：CH3CH2CHO
Y：CH3CH=CH2 Z：