单糖具有哪些理化性质?举例说明几个重要的性质.

Question

单糖具有哪些理化性质?举例说明几个重要的性质.

Answer 1

单糖的物理性质
1.旋光性
几乎所有的单糖及其衍生物都有旋光性,许多单糖在水溶液中发生变旋现象.
2.甜度
甜度（通常用蔗糖作为参考物,以它为100.果糖几乎是它的2倍,其他天然糖均小于它.如：乳糖 16,半乳糖30,糖精50000.
糖醇类在体内比其他糖吸收慢,代谢途径也不同,且不易被口腔细菌所利用,是一类低热量防龋齿的增甜剂.糖精、天冬苯丙二肽、蛇菊苷和应乐果甜蛋白是一类低热量或无热量的非糖增甜剂,其中糖精和天冬苯丙二肽是人工合成的.糖精（邻苯甲酰磺酰亚胺）和环己胺磺酸钠还在有争议地使用,后者甜度为蔗糖的30倍.天冬苯丙二肽,一般认为是安全的,但不适用于遗传性苯丙酮尿患者.蛇菊苷和应乐果甜蛋白是无毒天然增甜剂,为原产南美洲巴拉圭的一种菊科植物茎叶中的一种二萜烯类糖苷（C38H60O18）.
3.溶解度
单糖分子有多个羟基,增加了它的水溶性,除甘油醛微溶于水,其他单糖均易溶于水,特别是热水.单糖微溶于乙醇,不溶于乙醚、丙酮等非极性有机溶剂.
单糖的化学性质
1.异构化（弱碱的作用）
单糖对稀酸稳定,在稀碱溶液中能发生多种反应产生不同产物,异构化就是其中一种.单糖的异构化是室温下碱催化的烯醇化作用的结果.在碱性水溶液中,单糖发生分子重排,通过烯二醇中间物互相转化,称酮-烯醇互变异构.在强碱溶液中单糖发生降解及分子内的氧化剂还原反应.
2.单糖的氧化
（1）氧化成醛糖酸
醛糖含游离醛基,具有很好的还原性,碱性溶液中的重金属离子（Cu2+、Ag+、Hg2+或Bi3+）如Fehling试剂（酒石酸钾纳、氢氧化钠和CuSO4）或Benedict试剂（柠檬酸、碳酸钠和CuSO4）中的Cu2+是一种弱氧化剂,能使醛糖（还原剂）的醛基氧化成羰基,产物称醛糖酸（aldonic acid）,金属离子自身被还原.能使氧化剂还原的糖称还原糖（reducing sugar）,所有的醛糖都是还原糖.许多酮糖也是还原糖,例如果糖在碱性溶液中能异构化为醛糖.Fehling（费林）试剂或Benedict（本尼迪特）试剂常用于检测还原糖.试剂中的酒石酸钾钠或柠檬酸用作螯合剂,与Cu2+络合以防止形成Cu(OH)2而使Cu2+沉淀.1分子醛糖氧化成醛糖酸需要2分子氢氧化铜的参与.斐林试剂与本尼迪特试剂,常与醛糖及酮糖反应产生氧化亚铜红色沉淀,即试剂本身被还原.凡糖能与上述试剂发生反应的称还原糖,凡糖不能与上述试剂发生反应的糖称非还原糖,糖苷不能发生上述反应.
2）氧化成醛糖二酸
使用较强的氧化剂如热的稀硝酸,醛糖的醛基和伯醇基均被氧化成羧基形成二羧酸称醛糖二酸.
（3）氧化成糖醛酸
某些醛类在特定的脱氢酶作用下可以只氧化它的伯醇基而保留醛基生成糖醛酸.
3.单糖的还原
单糖的羰基在适当的还原条件下,如硼氢化钠处理醛糖或酮糖,则被还原为多元醇,称糖醇.D-葡萄糖还原生成D-葡萄醇,常称山梨醇.糖醇主要用于食品加工业和医药,山犁醇添加到糖果中能延长糖果的货架期,因为它能防止糖果失水.用糖精处理的果汁中一般都有后味,添加山犁醇后能去除后味.人体食用后,山犁醇在肝中又会转化为果糖.
4.形成糖脎
苯肼与醛、酮反应时生成含有两个苯腙基(=N-NH-C6H5)的衍生物,称糖的苯脎或脎.反应1mol糖需要3mol苯肼.
5.形成糖酯和糖醚
6.形成糖苷
环状单糖的半缩醛（或半缩酮）羟基与另一化合物发生缩合形成的缩醛（缩酮）称糖苷（或糖甙）.糖苷分子中提供半缩醛羟基的糖部分称糖基,与之缩合的非糖部分称糖苷配基,两部分制剂的链接称糖苷键.糖苷键可以是通过氧、氮、或硫原子起连接作用,也可以是碳碳直接相连.自然界中最常见的是O-糖苷、其次是N-糖苷,S-糖苷和C-糖苷少见.
由于环状单糖有α和β两种异头物,成苷时相应地也有两种形式.
糖苷与糖的性质很不相同.糖是半缩醛,容易变成游离醛,从而给出醛的各种反应.糖苷属于缩醛,一般不显示醛的性质,也无变旋现象.糖苷对碱溶液稳定,但易被酸水解成原来的糖和配基.