选修5糖类教材

第二节糖类

(saccharide)人类为了生存和健康,除了空气和阳光外,必须摄取食物,食物中的糖类、油脂、蛋白质、维生素、无机盐、水统称为营养素。光合作用是涉及物质数量最多的化学反应，每年合成糖25亿吨（主要是淀粉、纤维素）。光合作用糖类来源——绿色植物光合反应的产物糖类过去又称为碳水化合物（原因）。（1）最先发现糖类是由C、H、O三种元素组成；（2）在已发现的糖分子中n(H)：n(O)=2：1;过去发现的糖类的分子式都遵循Cn(H2O)m这个通式。碳水化合物的量很大，分布很广，几乎存在于所有生物体中。碳水化合物并不能反映糖类的结构特点（1）糖类分子中，氢原子与氧原子并不是以结合成水的形式存在；（2）在有些糖类分子中，n(H)：n(O)≠2：1，如脱氧核糖C5H10O4；（3）许多符合Cn(H2O)m通式的物质并不属于糖类，如甲醛，乙酸等。1.有甜味的不一定是糖。如

2.没有甜味的也可能是糖。如

3.符合Cn(H2O)m的不一定是糖类化合物。如

4.不符合此通式的不一定不是糖类化合物。如

甘油淀粉、纤维素CH2O、C2H4O2、C3H6O3C6H12O5说明：糖类分类：以水解状况进行分类单糖（不能水解成更简单的糖）葡萄糖、果糖糖类二糖（1mol水解产生2mol单糖）麦芽糖、蔗糖多糖（1mol水解产生许多摩单糖）淀粉、纤维素用途：动植物所需能量的主要来源、工业原料一、葡萄糖与果糖（一）、葡萄糖葡萄糖存在于葡萄汁、带甜味的水果里、蜂蜜、动物和人的血液（血糖0.1%）、脑、脊髓、淋巴液中。无色晶体,有甜味,能溶于水。根据下列问题推出葡萄糖的分子组成与结构：1、葡萄糖的相对分子质量为180，其中含碳40%，氢6．7%，其余是氧。求出葡萄糖的分子式。2、在一定条件下，1mol葡萄糖与1molH2反应，还原成己六醇3、葡萄糖能发生酯化反应生成五乙酸葡萄糖酯（提示：同一个C原子上连接2个羟基不稳定）4、葡萄糖分子被氧化，碳链并不断裂，而是生成含6个C原子的葡萄糖酸C6H12O6说明葡萄糖是直链化合物说明葡萄糖分子中有5个—OH，且分别连在5个C上可以断定葡萄糖分子中含有一个—CHO葡萄糖的结构分子式：C6H12O6结构式：结构简式：CH2OH—(CHOH)4—CHO官能团：（1）醛基；（2）醇羟基多羟基醛(1)醛基的性质写出葡萄糖与氢气发生加成反应的化学方程式CH2OH-(CHOH)4-CHO+H2→CH2OH-(CHOH)4-CH2OH写出葡萄糖与银镜试剂反应的化学方程式CH2OH(CHOH)4CHO+2Ag(NH3)2OH→CH2OH(CHOH)4COOH+2Ag+4NH3+H2O水浴△写出葡萄糖与新制Cu(OH)2(加热)反应的化学方程式CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2→CH2OH(CHOH)4COOH+Cu2O↓+2H2O加热出现红色沉淀：有大量Cu2O生成，尿液中葡萄糖含量较高，病情较重，用“++++”表示；出现土黄色：含糖量为中等，用“+++”表示；出现黄绿色：含糖量为少量，用“++”表示；出现绿色：含糖量为微量，用“+”表示；如仍保持原来的蓝色：证明尿液中不含葡萄糖，用“—”表示。小常识：尿糖的检验氢氧化铜碱性溶液与尿液混合，酒精灯加热(2)羟基的性质已知两分子乙酸能脱水生成乙酸酐，醇类物质能与酸酐反应生成酯和羧酸：完成葡萄糖与乙酸酐反应的化学方程式5(CH3CO)2O+CH2OH-(CHOH)4-CHO→CH3COOCH2-(CH3COOCH)4–CHO+5CH3COOH葡萄糖Cu(OH)2常温绛蓝色溶液——检验多羟基的反应葡萄糖五乙酸酯资料信息：葡萄糖的用途(1)生活上-----糖类;(2)工业上-----制镜;(3)医药上-----迅速补充营养、制葡萄糖酸钙等。（3）燃烧或缓慢氧化C6H12O62C2H5OH+2CO2酒化酶C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O作为营养物质,维持人体生命活动所需要的能量人体中在酶的作用下氧化，放出热量。生理氧化反应：C6H12O6（s）+6O2(g)→6CO2（g）＋6H2O（l）+放热（二）、果糖1、果糖的结构分子式：结构简式：CH2OH-(CHOH)3-CO-CH2OH——多羟基酮C6H12O62、果糖的性质与葡萄糖互为同分异构体存在水果、蜂蜜等物质中，比蔗糖甜；纯净的果糖是无色晶体，通常是粘稠的液体，易溶于水。。

CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHO(核糖)CH2OH-CHOH-CHOH-CH2-CHO(脱氧核糖)细胞核的重要组成部分果糖的环状结构果糖最简单的醛糖：丙醛糖又称甘油醛结构简式：HOCH2CHOHCHO

分子式：C3H6O3对映异构一个碳原子上连上4个不同的原子或原子团，叫做“不对称碳原子”，也叫“手性碳原子”。环状半缩醛、半缩酮的启迪，糖环形结构的提出。

糖环形结构HOCH2CH2CH2CHOHOCH2CH2CH2CH2CHO什么是糖？如何给糖类下一个准确的定义呢？二、蔗糖麦芽糖低聚糖：水解生成几分子单糖的糖类物质。低聚糖有二糖（蔗糖、麦芽糖等）、三糖等。糖类：从结构上看，它一般是多羟基醛或多羟基酮，以及水解生成它们的物质。

蔗糖的分子结构麦芽糖的分子结构蔗糖麦芽糖分子式物理性质是否含醛基水解反应方程式二者关系C12H22O11C12H22O11白色晶体,溶于水,有甜味白色晶体,溶于水,有甜味无有

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

催化剂C12H22O11+H2O→(麦芽糖)2C6H12O6(葡萄糖)同分异构体二糖

+水→单糖催化剂3、麦芽糖的制备2(C6H10O5)n+nH2O→nC12H22O11

淀粉麦芽糖催化剂蔗糖可制成红糖、砂糖、冰糖，其中红糖纯度最低，冰糖纯度最高。麦芽糖可制饴糖。三、淀粉纤维素

(一)多糖：1、能水解生成多个分子单糖的糖类。

如淀粉、纤维素。2、多糖具有相同的通式：(C6H10O5)n3、其中含有的单糖单元（C6H10O5）的数值n，取值各不相同，只有大致的范围；4、当n＝几百到几千时，为淀粉；5、当n＝几千以上时，为纤维素。6、它们的结构也不同,所以淀粉、纤维素不是同分异构体。7、淀粉和纤维素为天然高分子有机化合物。（二）淀粉1．淀粉的存在：①淀粉主要存在于植物的种子和块根里。②其中谷类中含淀粉较多。如：大米，约含淀粉80％小麦，约含淀粉70％铃薯，约含淀粉20％2．淀粉的结构①淀粉分子中含有几百到几千个单糖单元。即：几百到几千个（C6H10O5）②每个结构单元式量：162。③相对分子质量从几万到几十万④属于天然有机高分子化合物直链淀粉碘－淀粉包合物结构示意图

支链淀粉3．淀粉的物理性质①淀粉是白色、无气味、无味道的粉末状物质；②不溶于冷水；③在热水中产生糊化作用（即食物由生变熟的过程）4．淀粉的化学性质①通常淀粉不显还原性②遇碘变蓝色③淀粉在催化剂（如酸）存在和加热下可以逐步水解，生成一系列比淀粉分子小的化合物，最终生成还原性糖：葡萄糖。（C6H10O5)n+nH2OnC6H12O6

淀粉

葡萄糖催化剂讨论：如何设计实验证明淀粉的水解已经开始？如何证明淀粉的水解已经完全？如何证明水解没有发生？第一步：取少量反应液，用碱中和硫酸，加入银氨溶液，水浴加热，观察有无银镜反应发生；第二步：另取少量反应液，加入少量碘，观察是否有颜色变化，如果无明显现象，则表明，水解已经完全。

例、解释为什么在吃馒头或米饭时，多加咀嚼就会感到有甜味？

答：淀粉在人体内进行水解。人在咀嚼馒头时，淀粉受唾液所含淀粉酶（一种蛋白质）的催化作用，开始水解，生成了一部分葡萄糖。（淀粉在小肠里，在胰脏分泌出的淀粉酶的作用下，继续进行水解。生成的葡萄糖经过肠壁的吸收，进入血液，供人体组织的营养需要。）6．淀粉的用途（1）淀粉是食物的重要成分，是人体的重要能源；（2）可用于制葡萄糖和酒精等；（3）淀粉在淀粉酶的作用下，先转化为麦芽糖，再转化为葡萄糖，在酒化酶的作用下，转化为乙醇：

C6H12O62C2H5OH+2CO2催化剂（三）纤维素1、纤维素的存在纤维素是无色无嗅无味的具有纤维状结构的物纤维素存在于一切植物中。是构成植物细胞壁的基础物质。其中：棉花含纤维素92％~95％；亚麻含纤维素约80％；木材含纤维素约50％。2、纤维素的结构（1）纤维素是一种复杂的多糖，分子中含有约几千个单糖单元；（2）(C6H10O5)n中，n＝几千；（3）属于天然高分子化合物；（4）纤维素结构与淀粉不同，所以性质有差异。纤维素的分子结构3、纤维素的化学性质不显还原性可发生水解，但比淀粉水解困难

(C6H10H5)n+nH2O催化剂

△nC6H12O6（葡萄糖）讨论：如何设计实验检验纤维素水解

已经开始？取少量反应液，滴加几滴硫酸铜溶液，再加入过量NaOH溶液，中和作催化剂的硫酸，一直加到出现Cu(OH)2沉淀，最后，加热煮沸，观察现象。如果出现红色沉淀，表明已经开始水解。4．纤维素的内部结构特征纤维素分子由几千个单糖单元构成，其中，每个单糖单元中含三个醇羟基，所以常用以下通式表示纤维素：因此，能显示出醇的性质。发生酯化反应，生成酯。如：与硝酸反应，生成纤维素硝酸酯（俗名：硝酸纤维）、纤维素乙酸酯（俗名：醋酸纤维）。（C6H7O2）OHOHOHn纤维素的酯化反应（C6H7O2）O—NO2O—NO2O—NO2n（C6H7O2）OHOHOHn3nHNO33nH2O＋＋纤维素硝酸酯（硝酸纤维）浓硫酸完全酯化时N%=14.14%胶棉N%=10.5%~12%制喷漆、封瓶口珂罗酊:胶棉的乙醇-乙醚溶液火棉N%=12.5%~13.8%制无烟火药纤维素乙酸酯（醋酸纤维）：粘胶纤维：人造丝，人造棉、玻璃纸。制电影胶片5．纤维素的用途（6个方面）①棉麻纤维大量用于纺织工业②木材、稻草、麦秸、蔗渣等用于造纸③制造纤维素硝酸酯（硝酸纤维）。根据含N量分为火棉（含N量较高，用于制造无烟火药）、胶棉（含N量较低，用于制赛璐璐和喷漆）④制造纤维素乙酸酯（醋酸纤维），不易着火，用于制胶片⑤制造粘胶纤维（NaOH、CS2处理后所得，其中的长纤维称人造丝，短纤维称人造棉）⑥食物中的纤维素有利于人的消化。淀粉、纤维素的化学性质比较结构特征纤维素

淀粉用途化学性质无醛基

无醛基每个单元中有三个羟基

遇碘单质呈蓝色无还原性能水解成葡萄糖无还原性能水解成葡萄糖(比淀粉难)酯化反应食用制葡萄糖和酒精制硝酸纤维醋酸纤维粘胶纤维造纸概述：分类代表物特征葡萄糖果糖不水解，有还原性蔗糖麦芽糖无还原性，能水解有还原性，能水解淀粉纤维素无还原性，能水解单糖二糖多糖酶：是由活的微生物体产生的、具有特殊催化能力的蛋白质。它能在常温、常压下促进微生物体内一系列的分解与合成代谢的各种反应。因此又叫做生物催化剂。根据酶在微生物细胞中的活动部位，可分为胞外酶和胞内酶。胞外酶——是由细胞产生后分泌到细胞