《2021-2022學(xué)年高二化學(xué)同步精品學(xué)案（新人教版選擇性必修3）》第四章生物大分子第一節(jié)糖類第一課時單糖一、糖類組成和分類結(jié)構(gòu)特點從分子結(jié)構(gòu)上看，糖類是多羥基醛、多羥基酮和它們的脫水縮合物。元素組成一般由碳、氫、氧三種元素組成的一類有機化合物。通式大多數(shù)糖類化合物的分子式可用通式Cm(H2O)n來表示。分類名稱定義代表物單糖不能水解的糖葡萄糖、果糖、核糖及脫氧核糖寡糖或低聚糖1mol糖水解后能產(chǎn)生2～10mol單糖麥芽糖、乳糖和蔗糖多糖1mol糖水解后能產(chǎn)生10mol以上單糖淀粉、纖維素和糖原【易錯警示】有些糖的分子式并不符合Cm(H2O)n，如脫氧核糖C5H10O4；符合Cm(H2O)n通式的物質(zhì)不一定都是糖類化合物，如乙酸C2H4O2等。二、單糖1．常見的單糖結(jié)構(gòu)簡式分子式本質(zhì)葡萄糖HOCH2eqo\ac(—C—,\s\up11(|),\s\up22(H),\s\do11(|),\s\do22(OH))eqo\ac(—C—,\s\up11(|),\s\up22(H),\s\do11(|),\s\do22(OH))eqo\ac(—C—,\s\do11(|),\s\do22(H),\s\up11(|),\s\up22(OH))eqo\ac(—C—,\s\up11(|),\s\up22(H),\s\do11(|),\s\do22(OH))CHOCH2OH(CHOH)4CHOC6H12O6醛糖果糖HOCH2eqo\ac(—C—,\s\up11(|),\s\up22(H),\s\do11(|),\s\do22(OH))eqo\ac(—C—,\s\up11(|),\s\up22(H),\s\do11(|),\s\do22(OH))eqo\ac(—C—,\s\do11(|),\s\do22(H),\s\up11(|),\s\up22(OH))eq\o(\o\al(C,\s\up11(‖),\s\up22(O)))CH2OHCH2OH(CHOH)3eq\o(\o\al(C,\s\up11(‖),\s\up22(O)))CH2OHC6H12O6酮糖核糖HOCH2eqo\ac(—C—,\s\up11(|),\s\up22(H),\s\do11(|),\s\do22(OH))eqo\ac(—C—,\s\up11(|),\s\up22(H),\s\do11(|),\s\do22(OH))eqo\ac(—C—,\s\up11(|),\s\up22(H),\s\do11(|),\s\do22(OH))CHOCH2OH(CHOH)3CHOC5H10O5醛糖脫氧核糖HOCH2eqo\ac(—C—,\s\up11(|),\s\up22(H),\s\do11(|),\s\do22(OH))eqo\ac(—C—,\s\up11(|),\s\up22(H),\s\do11(|),\s\do22(OH))eqo\ac(—C—,\s\up11(|),\s\up22(H),\s\do11(|),\s\do22(H))CHOCH2OH(CHOH)2CH2CHOC5H10O4醛糖2．葡萄糖的氧化反應(yīng)（1）與銀氨溶液或新制的Cu(OH)2反應(yīng)【實驗4-1】操作現(xiàn)象結(jié)論①在一支潔凈的試管中配制約2mL銀氨溶液，加入lmL10%葡萄糖溶液，振蕩，然后在水浴中加熱。觀察實驗現(xiàn)象。試管壁上形成銀鏡葡萄糖含有醛基，具有還原性，屬于還原糖。②在另一支試管中加入2mL10%NaOH溶液，加入5滴5%CuSO4溶液，再加入2mL10%葡萄糖溶液，加熱。觀察實驗現(xiàn)象。溶液有磚紅色沉淀產(chǎn)生（2）與氧氣：C6H12O6＋6O2eq\o(→,\s\up7(酶))6CO2＋6H2O（體內(nèi)氧化反應(yīng)提供能量，是一種重要的營養(yǎng)物質(zhì)）〔深入思考〕根據(jù)葡萄糖分子中的官能團，推測葡萄糖還可能與哪些物質(zhì)反應(yīng)及反應(yīng)類型是什么？〔提示〕與金屬鈉發(fā)生置換反應(yīng)；與H2發(fā)生加成反應(yīng)；與羧酸等發(fā)生取代反應(yīng)；與溴水、高錳酸鉀溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)；能在銅或銀的催化作用下發(fā)生氧化反應(yīng)等?！举Y料卡片】（1）葡萄糖的環(huán)狀結(jié)構(gòu)α-D-吡喃葡萄糖鏈狀葡萄糖β-D-吡喃葡萄糖（2）糖類分子與手性手性碳原子在分子中連有4個不同的原子或原子團的碳原子，也叫做不對稱碳原子。對映異構(gòu)體由于4個不同的原子或原子團在空間的排列不同，形成兩種不能重疊、互為鏡像的異構(gòu)體。如eqH—\o\al(C—OH,\s\up11(｜),\s\up22(CHO),\s\do11(｜),\s\do22(CH2OH))和eqHO—\o\al(C—H,\s\up11(｜),\s\up22(CHO),\s\do11(｜),\s\do22(CH2OH))。手性分子含有手性碳原子、能形成對映異構(gòu)體的分子。如丙醛糖（甘油醛）：eq\o(\o\al(CH2,\s\do11(｜),\s\do22(OH)))—eq\o(\o\al(eq\o(\s\up6(*),\s\do0(C))H,\s\do11(｜),\s\do22(OH)))—CHO【預(yù)習(xí)檢驗】1．判斷正誤(對的在括號內(nèi)打“√”，錯的在括號內(nèi)打“×”。)（1）所有的糖都有甜味，在分子組成上均滿足Cm(H2O)n(×)（2）所有糖類均可以發(fā)生水解反應(yīng)(×)（3）葡萄糖的分子式可表示為C6(H2O)6，則每個葡萄糖分子中含6個H2O(×)（4）葡萄糖是人體所需能量的重要來源(√)（5）葡萄糖是分子組成最簡單的醛糖，與果糖互為同分異構(gòu)體(×)（6）葡萄糖具有多羥基酮結(jié)構(gòu)，能發(fā)生加成反應(yīng)(×)（7）在葡萄糖溶液中，存在著鏈狀和環(huán)狀結(jié)構(gòu)葡萄糖之間的平衡，且以環(huán)狀結(jié)構(gòu)為主(√)2．下列關(guān)于糖類的敘述正確的是()①含有碳、氫、氧三種元素的有機化合物屬于糖類②糖類是碳和水的化合物，又稱碳水化合物③凡是能溶于水且具有甜味的物質(zhì)都屬于糖類④糖類是多羥基醛或多羥基酮及能水解生成它們的物質(zhì)⑤符合Cm(H2O)n的有機物都是糖類A．①② B．③⑤C．④ D．①④【答案】C〔解析〕糖類含有碳、氫、氧三種元素，但含有碳、氫、氧三種元素的化合物的種類很多，如醇、醛、羧酸等，所以不能用“含有碳、氫、氧”來定義糖類，①錯誤。大多數(shù)糖類化合物可用通式Cm(H2O)n表示，有些糖的分子式并不符合Cm(H2O)n，符合Cm(H2O)n通式的物質(zhì)不一定都是糖類化合物，②⑤錯誤。有甜味的物質(zhì)不一定是糖類，糖類也不一定有甜味，③錯誤。3．蘇糖核酸分子與脫氧核糖核酸(DNA)分子結(jié)構(gòu)相似，蘇糖核酸簡稱TNA，是核糖和脫氧核糖的“近親”。已知蘇糖的結(jié)構(gòu)簡式為eq\o(\o\al(CH2,\s\do11(｜),\s\do22(OH)))—eq\o(\o\al(CH,\s\do11(｜),\s\do22(OH)))—eq\o(\o\al(CH,\s\do11(｜),\s\do22(OH)))—CHO，以下有關(guān)蘇糖的說法正確的是()A．蘇糖是手性分子，含有3個手性碳原子B．蘇糖與甲酸甲酯所含碳的質(zhì)量分數(shù)相同C．蘇糖（CH2OH(CHOH)2CHO）與核糖（CH2OH(CHOH)3CHO）互為同系物D．核糖和脫氧核糖是重要的單糖，兩者互為同分異構(gòu)體【答案】B〔解析〕蘇糖是手性分子，含有2個手性碳原子，A錯誤；蘇糖與甲酸甲酯的最簡式相同，B正確；同系物組成上相差一個或若干個CH2原子團，C錯誤；核糖和脫氧核糖的分子式不相同，不互為同分異構(gòu)體，D錯誤。4．糖尿病是由于體內(nèi)胰島素紊亂導(dǎo)致的代謝紊亂綜合征，攝入高熱量食品和缺少運動易導(dǎo)致糖尿病。尿糖是指尿液中的葡萄糖。下列關(guān)于某病人尿糖檢驗的做法正確的是()A．取尿樣，加入新制Cu(OH)2懸濁液，觀察發(fā)生的現(xiàn)象B．取尿樣，加H2SO4中和堿性，再加入新制Cu(OH)2懸濁液，觀察發(fā)生的現(xiàn)象C．取尿樣，加入新制Cu(OH)2懸濁液，煮沸，觀察發(fā)生的現(xiàn)象D．取尿樣，加入Cu(OH)2懸濁液，煮沸，觀察發(fā)生的現(xiàn)象【答案】C〔解析〕檢驗葡萄糖時需用新制的Cu(OH)2懸濁液在加熱煮沸時反應(yīng)，方有明顯現(xiàn)象。5．〔雙選〕近幾年一種新型的甜味劑木糖醇悄悄地走入生活,因為木糖醇是一種理想的蔗糖代替品,它具有甜味足、溶解性好、適合糖尿病患者等優(yōu)點。木糖醇是一種白色粉末狀的結(jié)晶，分子式為C5H12O5，結(jié)構(gòu)簡式為CH2OH(CHOH)3CH2OH，下列有關(guān)木糖醇的敘述不正確的是()A．木糖醇與葡萄糖、果糖不一樣，它屬于單糖B．木糖醇不屬于乙醇同系物C．木糖醇是一種五元醇，最多可與5mol冰醋酸發(fā)生反應(yīng)D．木糖醇不含醛基，不能使酸性KMnO4溶液褪色【答案】AD〔解析〕糖類是多羥基醛、多羥基酮以及它們的脫水縮合物,木糖醇中只含有醇羥基,不屬于糖類,A錯誤;木糖醇屬于多元醇,乙醇屬于一元醇,二者不互為同系物,B正確;1個木糖醇分子中含有5個羥基，在濃硫酸存在并加熱的條件下，最多可與5mol冰醋酸發(fā)生酯化反應(yīng)，C正確。乙醇能被氧化而使酸性KMnO4溶液褪色，木糖醇分子中含有羥基，也能使酸性KMnO4溶液褪色，D錯誤。5．（1）下列關(guān)于鏈狀葡萄糖(結(jié)構(gòu)如圖)的敘述錯誤的是（）A．分子中含有σ鍵和π鍵兩種共價鍵B．分子間存在氫鍵，使其熔、沸點較高C．2～6號碳原子價層電子對空間構(gòu)型為四面體形D．每個分子中有5個手性碳原子（2）在葡萄糖溶液中有一種環(huán)狀結(jié)構(gòu)的葡萄糖分子，分子式也是C6H12O6。在溶液中存在下列平衡：①上述平衡中的環(huán)狀結(jié)構(gòu)(乙)的分子是通過鏈狀結(jié)構(gòu)(甲)分子中的______之間發(fā)生______反應(yīng)而生成的。②現(xiàn)要制備一種羥基醚eqCH3o\ac(CH,\s\do11(|),\s\do22(OH))OCH2CH3，試寫出由兩種簡單的有機物合成該羥基醚的化學(xué)方程式：_____________________?！敬鸢浮浚?）D（2）①羥基、醛基加成②CH3CHO＋CH3CH2OH→eqCH3o\ac(CH,\s\do11(|),\s\do22(OH))OCH2CH3〔解析〕（1）A項，單鍵都是σ鍵，雙鍵中一個是σ鍵、一個是π鍵，故鏈狀葡萄糖的分子中含有σ鍵和π鍵兩種共價鍵，正確；B項，鏈狀葡萄糖的分子中含有羥基，可形成分子間氫鍵，使其熔、沸點較高，正確；C項，2～6號碳原子均成四個單鍵，價層電子對數(shù)都為4對，空間構(gòu)型為四面體形，正確；D項，2～5號碳原子均連4個不同基團，為手性碳；但6號碳原子連兩個氫原子，連有相同基團，不是手性碳原子；1號碳原子連有三個基團，也不是手性碳，故每個分子中有4個手性碳原子，錯誤。（2）根據(jù)題目給出的反應(yīng)原理知，葡萄糖中的醛基和一個羥基發(fā)生加成反應(yīng)生成了乙物質(zhì)；要制備eqCH3o\ac(CH,\s\do11(|),\s\do22(OH))OCH2CH3，根據(jù)上述原理，應(yīng)由乙醛和乙醇通過加成反應(yīng)而得到。6．現(xiàn)有通式為(CH2O)n的六種有機物，性質(zhì)如下：①甲是無色有刺激性氣味的氣體，可以發(fā)生銀鏡反應(yīng)；②乙、丙、丁的相對分子質(zhì)量均為甲的2倍，戊的相對分子質(zhì)量是甲的3倍，己的相對分子質(zhì)量是甲的6倍；③乙、戊的水溶液可使紫色石蕊試液變紅，還可以與乙醇在一定條件下酯化，乙和戊之間也能酯化；④戊結(jié)構(gòu)中含有—CH3，兩分子戊可形成環(huán)狀酯；⑤丙不溶于水；丁、己兩種物質(zhì)的水溶液均呈中性；丙既能水解，又能發(fā)生銀鏡反應(yīng)；丁能與鈉反應(yīng)放出H2，且能與新制Cu(OH)2懸濁液加熱反應(yīng)產(chǎn)生磚紅色沉淀；己能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，它可由淀粉水解制得。(1)推斷各物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，寫出其結(jié)構(gòu)簡式。甲________，乙________，丙________，丁________，戊________，己________。(2)甲～己中能與NaOH溶液反應(yīng)的是________，(填序號，下同)能發(fā)生酯化反應(yīng)的是________，能被H2還原為醇的是________，能發(fā)生銀鏡反應(yīng)的是________?！敬鸢浮浚?）HCHOCH3COOHHCOOCH3HOCH2—CHOeqCH3o\ac(CH,\s\up11(|),\s\up22(OH))COOHCH2OH(CHOH)4CHO（2）乙、丙、戊乙、丁、戊、己甲、丁、己甲、丙、丁、己〔解析〕據(jù)①可知甲為HCHO。乙、丙、丁的分子式為C2H4O2，乙具有酸性，則乙為CH3COOH；丙不溶于水，既能水解，又能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，則丙為HCOOCH3；丁能與鈉反應(yīng)放出H2，且能與新制Cu(OH)2懸濁液加熱反應(yīng)產(chǎn)生磚紅色沉淀，則丁為HOCH2—CHO。由②③④知，戊的分子式為C3H6O3，分子中含有—OH、—CH3和—COOH，故戊為eqCH3o\ac(CH,\s\up11(|),\s\up22(OH))COOH。己的分子式為C6H12O6，能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，且由淀粉水解制得，則己為葡萄糖。7．根據(jù)圖所示轉(zhuǎn)化關(guān)系，回答下列問題：（1）在①~⑦中的屬于取代反應(yīng)的是________(填序號)。（2）反應(yīng)⑦的化學(xué)方程式為____________________________________________________________。（3）反應(yīng)⑥的化學(xué)方程式為____________________________________________________________。（4）