果糖的还原性分析

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高中生物教材中提到还原性糖包括葡萄糖、果糖、麦芽糖、半乳糖均可与菲林试剂在水浴加热的条件下发生砖红色沉淀。
(1)取一洁净的试管,向里面注入1 mL 2% AgNO3溶液,逐滴加入2% 稀氨水,边滴边振荡,直到最初生成的沉淀刚好溶解为止。然后,沿试管壁滴入几滴10% 的果糖溶液,振荡后,把试管放在盛有热水的烧杯里,水浴加热3 ~ 5 分钟后,学生观察到试管内壁附着一层光亮如镜的金属银。
(2)另取一试管,加入10% NaOH 溶液2 mL,滴入5%CUSO4溶液4 ~ 8 滴,振荡。然后加入10% 的果糖溶液0.1 mL,加热至沸腾。观察到溶液中有红色沉淀产生。以上2 个实验的现象与葡萄糖的反应现象相似,是否说明果糖与葡萄糖一样也具有还原性呢?
果糖分子中没有醛基,它属于多羟基酮,而酮基没有还原性,那么什么原因呢?
原来,在碱性条件下,果糖分子发生了异构化反应,如图
反应体系中是D-葡萄糖、烯醇中间体、D-甘露糖和D-果糖的混合物。其中含有醛基的是D-葡萄糖、D-甘露糖,在上述条件下发生银镜反应和生成氧化亚铜沉淀的是D-葡萄糖、D-甘露糖,而不是果糖。
综上所述:从表面上看,在碱性条件下,果糖具有还原性,而实际上,在碱性条件下果糖分子发生了异构化反应,因而发生(1)、(2)两个反应的并非果糖。
那么,果糖是否具有还原性呢?果糖的分子结构中除含有羰基官能团外,还含有醇羟基,醇羟基官能团具有弱的还原性,可被一些强氧化剂氧化。事实上,果糖可以被酸性高锰酸钾溶液、重铬酸钾、硝酸等强氧化剂所氧化,表现出弱的还原性,但它不会被一些中等强度的氧化剂氧化(如溴水)。