人教版高中化学选修5糖类--葡萄糖果糖麦芽糖蔗糖的结构和转化
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人教版高中化学选修5第四章第二节糖类--葡萄糖果糖麦芽糖蔗糖的结构和转化
在高中我们只要知道蔗糖是非还原二糖，而麦芽糖是还原二糖，只有还原二糖
才可以参加还原反应（例如，银镜反应）。
但具体是为什么，现在具体谈一谈。我们知道糖是多羟基醛（果糖是酮），之 所以糖能发生还原反应是因为其含有醛基的结构。那么，比较蔗糖和麦芽糖时就 从它们有无醛基开始。我们知道蔗糖与麦芽糖是二糖，是由两个单糖组成的（蔗
糖是由一分子葡萄糖和一分子果糖组成；麦芽糖由两分子葡萄糖组成）。之所以
蔗糖不能参加还原反应而麦芽糖却可以肯定是蔗糖不含有醛基，而麦芽糖含有。
实际组成它们的单糖是以环状情况存在的，然后两个单糖环再缩合成二糖。比如
说葡萄糖和果糖，它们实际的存在的形式是：
H —j—0H
H0—3—H
H —； —0 H
H—j—0H
链状葡萄糖
OH
HO-3-H
H-4-OH
H-5-OH
葭「 OH
链状果糖 0H
I
OH
环状葡萄糖 1/5
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在环状的单糖的结构中，只要和环上的氧原子相邻最近碳上连有羟基，那么该糖
就含有还原性，就像所举的例子中环状葡萄糖1号碳上有羟基，果糖2号碳上有
羟基，所以它们都是还原糖，都可以发生还原反应。
现在，开始解释蔗糖和麦芽糖的还原性问题。实际蔗糖和麦芽糖的结构如下:
我们发现，麦芽糖的两个含氧环中有一个环的离环上氧最近的碳（即1号碳）上有 羟基，所以它有还原性可以参加还原反应;而蔗糖的两个环中找不到这样的羟基， 所以它没有还原性，不能参加还原反应。
补充：
环状的糖中如果有上述像麦芽糖中1号碳这样的羟基，或者葡萄糖1号碳 和果糖2号碳上的羟基的话，就会解离出醛基，那么就会有还原性了。如果你是 高中生，那么能理解到这里就可以了。下面我解释的是高中以外的内容，可以试 着理解一下。
链状的糖是怎么形成环状的？其实是它反生了半缩醛（酮）反应，反应式如 下：
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人教版高中化学选修5第四章第二节糖类--葡萄糖果糖麦芽糖蔗糖的结构和转化 上述反应中，如果R1和R2中至少有一个为H时，产物就为半缩醛，如果都为 烃基那么就称为半缩酮~其实链状单糖就是反生了这个反应才成环的。比如说链 状葡萄糖中（如上述图），1号的醛基碳就与5号碳的羟基缩合成了半缩醛而成环 的。通过观察半缩醛（酮）反应，发现该反应是可逆反应，也就是说在反应过程中 环状的糖是可以再变回链状的糖，从而会产生游离的醛基（或酮基）产生还原性从 而可以参加还原反应。
观察半缩醛或半缩酮发现，它们的结构特点是两个氧原子夹着一个碳原子 （两个氧原子必须直接连在所夹的碳原子上），其中一个氧原子必须得连着H原 子，另一个必须连着非H原子（一般为烃基）。这样，麦芽糖中（如上述图）的1号 碳被两个氧原子所夹，而其中的一个氧原子连着一个H原子，刚好是半缩醛， 所以可以产生游离的醛基。而蔗糖没有半缩醛结构，所以不能产生游离的醛基（或 酮基）。
补充：
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蔗糖是由单糖通过下述反应形成的 反应式首先是可逆的，就是说蔗糖可以通过加入一分子的水（即糖的水解反应），
而变回一分子的葡萄糖和一分子的果糖，从而又具有还原性。这也与”蔗糖不能 发生银镜反应，而水解后可以反生银镜反应”的事实相符。蔗糖之所以不具还原 性就是因为两分子的单糖是通过它们还原性的半缩醛（酮）的羟基脱水缩合而成 的，从而不再具有半缩醛结构，也就不会产生游离的醛基而具有还原性了。
补充：
在实验中发现，葡萄糖和果糖都可以反生银镜反应，但是高中所学的可以发 生银镜反应的物质是醛类。葡萄糖是醛，可以反生银镜反应这个好理解，可果糖 没有醛基只有酮基，酮基是不发生银镜反应的，为什么会与实验结果不相 符？ 原来，葡萄糖在碱性的条件下可以转化成果糖，同样果糖又可以转化
成葡萄糖（这个反应称为单糖的差相异构化），这个过程在碱性的条件下是可逆的 过程。反应式如下：
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银铵溶液是碱性的，恰好可以发生这样的反应。虽然果糖不含醛基，但是可
以在银铵溶液中转化成葡萄糖而含有醛基，从而发生银镜反应。 5/5
