第十五章-营养物质和合成材料-第42讲-糖类-油脂

第十五章营养物质和合成材料

第42讲糖类油脂自主复习夯实基础考纲要求1.以羟基醛酮为例,了解官能团在化合物中的作用｡2.以葡萄糖为例,了解糖类的基本组成和结构､主要性质和用途｡3.了解糖类的同分异构体｡4.以脂肪酸甘油酯为例,了解官能团在化合物中的作用｡5.掌握油脂的组成与结构及化学性质｡教材回扣一､糖类1.概念:多羟基醛或多羟基酮,以及能水解生成多羟基醛或多羟基酮的物质｡2.分类(从能否水解及水解产物分)(1)单糖:不能水解成更简单的糖,如葡萄糖､果糖｡(2)二糖:1mol二糖水解生成2mol单糖,如蔗糖､麦芽糖｡(3)多糖:1mol多糖水解生成多摩尔单糖,如淀粉､纤维素｡二､葡萄糖1.分子结构葡萄糖的分子式为:C6H12O6,最简式为:CH2O,结构简式为:CH2OH(CHOH)4CHO,官能团为:—CHO､—OH｡2.物理性质白色晶体,有甜味,易溶于水｡三､蔗糖和麦芽糖

1.相似之处

(1)组成相同,分子式相同,都是C12H22O11,二者互为同分异构体｡

(2)都属于二糖,水解后生成两分子单糖｡

蔗糖､麦芽糖水解的化学方程式分别为:

(3)水解产物都能发生银镜反应,都能还原新制Cu(OH)2｡

(4)都具有甜味｡2.不同之处(1)分子结构不同:蔗糖分子中不含醛基,麦芽糖分子中含有醛基｡(2)性质不同:蔗糖是非还原性糖,麦芽糖是还原性糖｡(3)水解产物不同:蔗糖水解产物是葡萄糖和果糖,麦芽糖的水解产物全是葡萄糖｡(4)来源不同:蔗糖存在于植物体内,以甘蔗和甜菜含量最多,麦芽糖则是淀粉在酶作用下的水解产物｡四､淀粉和纤维素1.淀粉(1)淀粉的组成淀粉是由几百到几千个葡萄糖单元构成的高分子化合物,其分子通式为(C6H10O5)n｡

(2)淀粉的性质

①淀粉是白色粉末状物质,不溶于冷水,在热水中形成胶状淀粉糊｡

②淀粉无还原性,不能发生银镜反应｡

③淀粉在稀酸的作用下发生水解反应,反应方程式为:

④淀粉遇I2变蓝色,该反应用于淀粉或碘的检验｡2.纤维素

(1)纤维素的组成

纤维素是由几千个葡萄糖单元构成的高分子化合物,其分子通式为(C6H10O5)n｡

(2)纤维素的性质

①纤维素无还原性,不能发生银镜反应｡

②纤维素在酸的作用下发生水解反应,反应方程式为:

五､食品添加剂1.概念:用于改善食品品质､延长食品保存期､增加食品营养成分的一类化学合成或天然物质｡2.常见的食品添加剂:色素､调料､糖精和食品防腐剂等｡六､油脂1.概念:由多种高级脂肪酸跟甘油生成的酯,是油和脂肪的统称｡形成油脂的高级脂肪酸有:硬脂酸:C17H35COOH､软脂酸:C15H31COOH､油酸､C17H33COOH｡2.分类4.化学性质(1)油脂的氢化(硬化､还原反应),如油酸甘油酯(油)的氢化:2)水解反应:①酸性条件下的水解,如硬脂酸甘油酯的水解:

②碱性条件下的水解(皂化反应),如硬脂酸甘油酯的水解:课堂互动热点突破热点考向1.葡萄糖的分子结构与性质的关系｡2.葡萄糖､果糖､蔗糖､麦芽糖的同分异构体的判断｡3.淀粉､纤维素制取乙醇的反应原理及简单计算｡4.淀粉或纤维素的水解及反应产物的验证｡5.根据油脂的性质推测油脂的分子结构及同分异构体｡6.油脂水解性质的应用｡热点探究热点1葡萄糖的结构和性质1.葡萄糖的结构CH2OH—CHOH—CHOH—CHOH—CHOH—CHO(1)葡萄糖分子中有5个—OH,1个—CHO,又称五羟基醛｡(2)葡萄糖的分子式是C6H12O6,其中C元素的平均化合价为0｡(3)葡萄糖是单糖,但不是最简单的糖｡2.分子中反应部位与化学性质

葡萄糖分子中含五个醇羟基和一个醛基,葡萄糖兼有醛和醇的化学性质,反应部位为

(1)醛基上的反应

①还原为醇:CH2OH(CHOH)4CHO+H2

CH2OH(CHOH)4CH2OH正己六醇②氧化反应

a.银镜反应

CH2OH(CHOH)4CHO+2Ag(NH3)2OH

CH2OH(CHOH)4COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O

葡萄糖酸铵

b.被新制Cu(OH)2悬浊液氧化

CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2

CH2OH(CHOH)4COOH+Cu2O+2H2O

c.使溴水或KMnO4酸性溶液褪色

CH2OH(CHOH)4CHO+Br2+H2O―→

CH2OH(CHOH)4COOH+2HBr

(2)醇羟基上的反应

酯化反应,如:

CH2OH(CHOH)4CHO+5CH3COOHCH3COOCH2(HCOOCCH3)4CHO+5H2O

(3)发酵制乙醇

C6H12O6(葡萄糖)

2C2H5OH+2CO2特别提醒:①葡萄糖与新制Cu(OH)2悬浊液的反应医疗上常用于检查糖尿病｡②书写葡萄糖发生化学反应的方程式时,注意书写形式,有关醛基､醇羟基的反应写结构简式,其他写分子式,并用汉字注明,以示与果糖的区别｡【例1】下列有关葡萄糖的说法错误的是()A.葡萄糖的分子式是C6H12O6B.葡萄糖能发生银镜反应C.葡萄糖是人体重要的能量来源D.葡萄糖属于高分子化合物[答案]D[解析]葡萄糖的分子式为C6H12O6,其分子中含有醛基,可发生银镜反应,它在人体中的转化可为人体活动提供能量,它的相对分子质量为180,不属于高分子｡[点评]本题考查考生对葡萄糖分子组成性质的掌握以及对高分子化合物概念的理解情况｡

变式1:赤藓糖醇是一种无热､不产生龋齿､不会引起血糖反应,抗氧化的新型天然甜味剂,它能带来良好的口感,给人美妙的味觉｡和其他甜味剂同时使用可以起到协同增效的作用,广泛用于各种功能性食品中,赤藓糖醇的分子式为:C4H10O4,结构式为:CH2OH(CHOH)2CH2OH,下列有关赤藓糖醇的叙述中不正确的是()

A.赤藓糖醇是一种单糖B.赤藓糖醇是一种四元醇,在一定条件下可与醋酸反应C.赤藓糖醇是一种无糖型植物甜味剂D.赤藓糖醇与葡萄糖､果糖等一样属于多羟基醛或酮答案:AD

热点2糖类的分类及之间的相互转化1.糖类2.糖类之间的相互转化

特别提醒:①淀粉､纤维素书写形式相同,但n值不同｡因此书写化学方程式时,必须在分子式下注上汉字,以示区别｡②淀粉与纤维素书写形式相同,但结构不同｡纤维素中含3个醇羟基,可与酸发生酯化反应｡

【例2】糖类､脂肪和蛋白质是维持人体生命活动所必需的三大营养物质｡以下叙述正确的是()A.植物油不能使溴的四氯化碳溶液褪色B.淀粉水解的最终产物是葡萄糖C.葡萄糖能发生氧化反应和水解反应D.蛋白质溶液遇硫酸铜后产生的沉淀能重新溶于水[答案]B

[解析]植物油是一种不饱和油脂,能和Br2发生加成反应,所以A不正确｡淀粉是一种多糖,它水解的最终产物是葡萄糖,人摄入淀粉后通过水解成为葡萄糖进而提供能量,所以B正确｡葡萄糖的结构为

酸,不能发生水解反应,C不正确｡蛋白质溶液遇CuSO4等重金属盐溶液会发生变性,该过程不可逆,就是说产生的沉淀不能重新溶于水,D不正确｡[点评](1)糖类的结构和性质的命题通常会以典型代表物如葡萄糖为例,考查有关官能团及对应的化学性质,根据糖类的含义及有机分子中官能团的性质,可确定该有机物有哪些官能团,为何种糖类物质,以及重要的糖类物质的相关性质｡(2)葡萄糖是糖类物质中最重要的代表物,解答时根据葡萄糖的官能团进行分析,特别要注意官能团中哪些发生了变化,断键和成键的部位在哪里｡变式2:某厂以甘蔗为原料制糖,对产生的大量甘蔗渣按下图所示的转化进行综合利用｡其中B是A水解的最终产物;C的化学式为C3H6O3,一定条件下2个C分子间脱去2个水分子可生成一种六元环状化合物;D可使溴水褪色;H的三聚化合物I也是一种六元环状化合物｡(图中部分反应条件及产物没有列出)

(1)写出下列物质的结构简式:

高分子化合物F_________________________;六元环状化

合物I___________________________｡

(2)C→D的反应类型为__________｡D→E的反应类型为_______________________________｡

(3)写出下列反应的化学方程式:

A→B____________________;

C→可降解塑料

________________________________________｡消去反应酯化反应(取代反应)(4)H分子所含官能团的名称是______,实验室中常用于检验该官能团的试剂的名称是(只写一种)

___________________________｡醛基新制氢氧化铜悬浊液(或银氨溶液)

(5)G转变成CH4的反应曾做过如下的同位素示踪实验(D､T为H的同位素):CH2D2解析:根据转化关系可知A为纤维素,B为葡萄糖,G为乙醇,C为乳酸,D为丙烯酸,E为丙烯酸乙酯,F为聚丙烯酸乙酯,H为乙醛｡热点3有关糖类水解的实验

1.糖水解的条件糖类水解条件蔗糖稀H2SO4作催化剂并水浴加热淀粉①稀H2SO4作催化剂,水浴加热②淀粉酶(唾液中存在),适宜温度(温度36℃)｡酶催化具有专一性,催化效率高纤维素①催化剂为90%的浓H2SO4②小火微热,防止大火加热使纤维素被浓H2SO4脱水炭化③加热至溶液呈亮棕色为止2.淀粉水解产物的检验及水解程度的判断淀粉水解程度的判断,应注意检验产物中是否生成葡萄糖,同时还要确定淀粉是否还存在,可以用银氨溶液和碘水来检验淀粉在水溶液中是否发生了水解及水解是否已进行完全,实验步骤如下:

实验现象及结论:现象A现象B结论①未出现银镜溶液变蓝色淀粉尚未水解②出现银镜溶液变蓝色淀粉部分水解③出现银镜溶液不变蓝色淀粉完全水解

【例3】某学生设计了四个实验方案,用以检验淀粉的水解情况｡

(1)方案甲:

结论:淀粉没有水解｡

(2)方案乙:

结论:淀粉完全没有水解｡

(3)方案丙:

结论:淀粉已发生水解｡(4)方案丁:结论:淀粉部分水解｡以上四种方案的操作及结论是否正确?如不正确,请简述理由｡

____________________

[答案](1)方案甲操作不正确,结论也不正确｡因为淀粉可能部分水解｡(2)方案乙操作不正确,结论也不正确｡因为在酸性条件下,Cu(OH)2与H2SO4反应,而不能与葡萄糖反应｡(3)方案丙操作和结论都正确｡(4)方案丁操作和结论都正确｡

[解析](1)甲方案的操作不正确,因为加入NaOH溶液呈碱性后,加入I2,I2与NaOH反应,没有I2存在,不能证明淀粉是否存在;甲方案的结论也不正确,若淀粉部分水解,溶液中也会有淀粉存在｡(2)方案乙的操作不正确,因为未加NaOH溶液中和H2SO4,在酸性条件下,H2SO4与Cu(OH)2发生反应,不会生成Cu2O｡

(3)方案丙､丁的操作和结论均正确｡水解液用NaOH中和酸后,与新制Cu(OH)2悬浊液或银氨溶液作用,生成红色Cu2O或银镜,说明有葡萄糖存在;水解液中直接加入碘水,溶液变蓝色,说明有淀粉存在,因此淀粉已经发生水解,且只有部分水解｡

[点评](1)用碘水检验淀粉时,不能在碱性条件下进行,否则因发生I2+2OH-＝I-+IO-+H2O而使实验不能成功｡(2)用银氨溶液或新制Cu(OH)2悬浊液检验水解产物葡萄糖时,必须在碱性条件下进行,因此必须预先用NaOH溶液将水解液中的H2SO4中和,并将溶液转化为碱性溶液｡变式3:(2010·北京西城)与淀粉相关的物质间转化关系如图所示｡其中B的分子中含有一个甲基,B与羧酸和醇均能发生酯化反应;C的催化氧化产物既是合成酚醛树脂的原料之一,又是常见的居室污染物;E能使Br2的CCl4溶液褪色｡(1)B的结构简式是__________________｡

(2)E→F的化学方程式是

_______________________________________｡CH3CH(OH)COOH

(3)某同学欲验证淀粉完全水解的产物A,进行如下实验操作:①在试管中加入少量淀粉②加热3~4min③加入少量新制的Cu(OH)2悬浊液④加入少量稀硫酸⑤加热⑥待冷却后,滴加NaOH溶液至溶液呈碱性｡则以上操作步骤正确的顺序是(填选项序号)________｡a.①②④⑤③⑥b.①④②③⑤⑥c.①④②⑥③⑤d.①⑤③④⑥②c

解析:淀粉水解产物为葡萄糖,则A为葡萄糖｡(1)B与羧酸和醇均能发生酯化反应,则B含有羧基和羟基,又B中含有1个甲基,则其结构简式为

(2)C的催化氧化产物既是合成酚醛树脂的原料之一,又是常见的居室污染物,则C为CH3OH,因此D为B和C发生酯化反应的产物,其结构简式为

E为D发生消去反应的产物,其结构简式为CH2=CHCOOCH3｡

E→F为E

入新制氢氧化铜前应先加入NaOH中和用作催化剂的稀硫酸,因此操作步骤为c｡热点4油脂的结构和性质1.油脂的结构和分类分类:R1､R2､R3相同时,为单甘油酯;R1､R2､R3不相同时,为混甘油酯｡天然油脂多为混甘油酯｡2.油脂的性质(1)物理性质ρ<ρ水,粘度大,不溶于水,易溶于有机溶剂,是较好的溶剂｡高级脂肪酸中既有饱和的,又有不饱和的,因此,许多油脂兼有烯烃和酯类的一些化学性质,可以发生加成反应和水解反应｡2)化学性质①油脂的氢化——油脂的硬化油酸甘油酯(油)优点:硬化油性质稳定,不易变质,便于运输｡②油脂的水解A.酸性水解硬脂酸甘油酯(脂肪)硬脂酸应用:制取高级脂肪酸和甘油｡B.碱性水解——皂化反应硬脂酸甘油酯(脂肪)硬脂酸钠应用:制肥皂和甘油｡【例4】Ⅰ.某天然油脂A的分子式为C57H106O6｡1摩尔该油脂水解可得到1摩尔甘油､1摩尔不饱和脂肪酸B和2摩尔直链饱和脂肪酸C｡经测定B的相对分子质量为280,原子个数比为C:H:O=9:16:1｡

(1)写出B的分子式:__________________________｡

(2)写出C的结构简式:________________________;

C的名称是__________________________________｡

C18H32O2

CH3-(CH2)16-COOH

硬脂酸(或十八烷酸,十八酸)

(3)写出含5个碳原子的C同系物的同分异构体的结构简式:

___________________________________________｡Ⅱ.RCH=CHR′与碱性KMnO4溶液共热后酸化,发生双键断裂生成羧酸:RCH=CHR′RCOOH+R′COOH,常利用该反应的产物反推含碳碳双键化合物的结构｡

在催化剂存在下,1摩尔不饱和脂肪酸B和1摩尔氢气反应后经处理得到D和E的混合物,D和E互为同分异构体｡当D和E的混合物与碱性KMnO4溶液共热后酸化,得到如下四种产物:

HOOC-(CH2)10-COOHCH3-(CH2)7-COOH

HOOC-(CH2)7-COOHCH3-(CH2)4-COOH

(4)写出D和E的结构简式:

______________________________________________________________________________｡

(5)写出B的结构简式:

_________________________________________｡

CH3(CH2)7-CH=CH-(CH2)7COOHCH3(CH2)4-CH=CH-(CH2)10COOHCH3(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH(6)写出天然油脂A的一种可能结构简式:

____________________

____________________｡CH3(CH2)4-CH=CH-CH2-CH(或CH3(CH2)