碳水化合物
还原糖
最后更新:2022年9月19日|
还原糖
- 还原糖是小的碳水化合物(通常包含一个或两个糖单位)能够充当的减少代理对金属盐如Ag)+或铜2 +。
- 这些金属盐在历史上被用于测试目的,因为他们氧化醛和给一个明确的颜色变化后降低。
- 糖可以用这些盐反应的原因是他们的循环半缩醛官能团与一个非循环处于平衡状态醛。缩醛树脂不反应。
因此快速告诉如果一个糖是还原糖是注意是否有半缩醛。
表的内容
- 之前我们讨论还原糖,“棒”撒尿的化学
- 本笃十六世,费林和假言推理测试:三个视觉“测试”醛的存在
- 减少糖:糖和半缩醛官能团给积极测试,因为他们是在平衡链醛
- 不是还原糖什么?
- 糖类缺乏半缩醛不是还原糖
- 复杂的多糖与单个半缩醛单元(如淀粉)不是还原糖
- 测试自己还原糖
- 本尼迪克特的化学,费林和假言推理测试
- 笔记
- (高级)引用和进一步阅读
1。之前我们谈论还原糖:“棒”撒尿的化学
Q。你能想到一种情况可能是有用的能够测量葡萄糖的浓度在一个解决方案(特别是血液或尿液)?
一个。糖尿病。一旦你有了一种快速而方便地测量糖的浓度,然后你就可以确定你需要多少胰岛素来应对它。
下一个问题。什么是一个简单的、视觉检测葡萄糖的存在方式?尤其是一些不需要你是一个专家化学家吗?
理想情况下,您想要的化学反应的结果颜色变化。
想想怀孕测试:你尿在一根棍子和知道在几分钟内你是否怀孕了。你不需要知道任何化学。这是愚蠢的。
血糖测试适合糖尿病患者应该有一个类似的易用性。
这让我们(通过醛)的主题还原糖的基础,因为它们是一个历史上重要的基于颜色的检测血糖。
2。三个视觉“测试”的存在醛:本笃,费林,假言推理的测试
在我们得到糖之前,让我们来谈谈醛的氧化。
我们已经之前见过醛是一个官能团羧酸氧化相对容易。例如,氧化醇的强氧化剂,如铬酸(H2阴极射线示波器4)的结果在一个醛这是快速氧化进一步羧酸。
在这个过程中,醛氧化,氧化剂减少了。框架的另一种方式说的醛是还原剂在这个过程中。
试剂的列表,可用于氧化醛羧酸loooong。其中几个方法脱颖而出提供一个特别清晰的视觉暗示反应继续完成。(注1]
三个“视觉”测试醛,您可能会遇到一个介绍性的有机化学实验如下:
- 费林的解决方案,一个醛变化的颜色蓝铜(II)解决红色铜(I)(如Cu2O)。
- 本尼迪克特的解决方案费林稍微修改版本的解决方案
- 假言推理的考试,在那里醛氧化的结果在一个美丽的“镜子”的银金属沉淀反应容器。
(这些测试的实际化学细节底部的文章(跳]
(图片来源]
重要的是,在这些条件下酮不反应。上面的测试也是一个有用的方法区分醛和酮的红外光谱和核磁共振光谱前的黑暗的日子这个例程。
这和糖什么?让我们回到大叫模式:
3所示。减少糖:糖和半缩醛官能团给积极测试,因为他们是在平衡链醛
作为我们已经看到,葡萄糖是处于平衡状态的碳链(或“线性”)包含一个表单醛。
的浓度醛在任何给定的时间很小(< 1%),但长寿到足以被困合适的试剂。
这意味着葡萄糖将给一个积极的测试与本尼迪克特的试剂,费林的解决方案,或者托伦斯测试,和醛将氧化羧酸。
瞧!一个简单的颜色变化告诉你如果葡萄糖存在!
量化呢?
很高兴有一个快速的视觉检测葡萄糖。但是,如果我们想要确定的准确浓度的葡萄糖溶液,说,尿液或血液吗?
在这种情况下,制定本笃的解决方案是使用[略有不同注2导致一个无色的沉淀,而不是红色。要分析的样品溶液,通过滴定管,含有一个已知数量的本尼迪克特解决方案,直到蓝色的铜(II)就消失了。未知样品然后使用为1%的葡萄糖溶液校准。(全部细节在这里]
本笃分析是量化的方法选择葡萄糖50多年了。一位研究人员回忆说,所有新人加入美国军队在二战期间有尿液检测糖与本尼迪克特的解决方案。
然而,在最近一段时间的使用取代了本尼迪克特的解决方案如葡萄糖氧化酶酶的方法。为什么?
本尼迪克特测试不是具体的葡萄糖;它只是告诉你如果一个醛是礼物。所以它也将给一个积极的测试其他还原糖。
简而言之,任何糖*(* mono -或二糖)与一个半缩醛也会给一个积极的测试,因为这些糖在平衡是一个开吗醛。如果血/尿包含常见单糖如甘露糖,半乳糖和果糖,这些将提供一个积极的测试。换句话说,这些糖也还原糖。
第二个。你,果糖?
酮不应该在这些条件下氧化!那么为什么果糖给一个积极的测试呢?
好问题。尽管果糖是一种酮糖和酮通常给一个负面测试本尼迪克特,有一个例外。如果碳毗邻酮碳(“α碳”)包含一个羟基,酮将在平衡的醛通过互变异构化(只是备案,这叫做一个“enediol重排”)。(注3]
同样,一些二糖如麦芽糖和乳糖包含半缩醛。他们也给一个积极的费林的还原糖,本尼迪克特或托伦斯测试(乳糖积极试验进一步的照片下面)。
底线是,本尼迪克特的试剂量化还原糖这不仅包括葡萄糖甘露糖,乳糖、麦芽糖、果糖等。这意味着测试并不像我们想具体!
4所示。那么不是还原性糖吗?
到目前为止,似乎每一个糖我们遇到的都是还原糖。所以公平地问:当糖不还原性糖吗?
两个主要情况:
5。糖类,缺乏半缩醛不是还原糖
我们看到的顶部,半缩醛与一个处于平衡状态醛或酮。相比之下,缩醛树脂(缩酮)锁着的,只能转换回醛或酮与水酸。这就是为什么他们造就伟大的保护醛/酮组。
非还糖的典范蔗糖,又名蔗糖。
蔗糖是葡萄糖和果糖的二糖。看看你能不能找到一个半缩醛在其结构,如下:
没有一个!蔗糖只有缩醛组和自缩醛树脂不要打开醛本笃测试中出现的基本条件下,蔗糖不是还原糖。(注意4]
蔗糖给出了负面测试(蓝色)的本笃的解决方案。
非还糖的另一个例子是所谓的“糖甙”常见的糖,如葡萄糖甲基葡萄糖苷,如下。这是通过加热葡萄糖在酸性甲醇。
缺乏半缩醛可以打开的吗醛甲基葡萄糖苷,这也给了负面的本笃的测试。
6。复杂的多糖,它只有一个单一的半缩醛单元不算作还原糖(如淀粉)
糖能够形成长链彼此在安排称为多糖。多糖的常见例子是淀粉、纤维素和糖原。
绝大多数的个人在这些多糖糖单位加入通过缩醛(“糖苷”)联系。半缩醛存在,但只有在末端的聚合物。
淀粉,例如,通常有大约300 - 600个人单位的葡萄糖,但只有一个单元(终点站)半缩醛。
一个半缩醛海里捞针”的“缩醛树脂“给一个积极的测试是不够的还原糖。因此这些多糖并不认为是还原糖。例如,淀粉了负面测试(见下文)。
这是本笃十六世的测试与乳糖的一个例子,淀粉、葡萄糖、果糖和蔗糖(
注意,淀粉和蔗糖是蓝色的,分类非还原糖。
够了什么分类的“还原糖”“非还糖”。
这是最后一步。测试自己。什么是还原糖,什么不是?
7所示。测试自己还原糖
有意义吗?测试自己是否以下糖还原糖或非还原糖。
点击翻转
如果你不需要知道什么事除了“还原糖是什么”,你在这里完成。
但如果你想更进一步兔子洞,我邀请你去阅读进一步了解…
8。本尼迪克特的化学,费林,假言推理测试
所以会在本尼迪克特,费林和托伦斯测试?让我们讨论一下化学的细节。
一件事是所有三个测试活性试剂不是特别长椅上稳定,刚做好的。
费林的解决方案
费林的解决方案,一个从明亮的蓝色铜(II)硫酸,氢氧化钠,酒石酸钾钠(或称为罗谢尔的盐)。背后的目的使用酒石酸是坐标的铜(II),帮助防止崩溃的解决方案。
一旦准备好,要分析的物质添加,短暂的混合物加热。
这个结果在一个羧酸和红色的铜(I)氧化沉淀成为铜(I)。
的结构活性物种费林的解决方案已确定;这是square-planar酒石酸铜复杂连着两个配体。(链接-收费]
本尼迪克特的解决方案
本尼迪克特的解决方案是费林的轻微变化的解决方案,使用柠檬酸酒石酸,而是为铜(II)提供更好的稳定性。
像费林的解决方案,最好是新鲜的。成分是铜(II)硫酸,碳酸钠(注:氢氧化也需要!- - - - - -见参考),柠檬酸钠。(注意:在定量测试,添加硫氰酸钾,导致一个无色的白色沉淀)。
测试执行通过添加物质进行分析和取暖。
假言推理的解决方案
托伦斯测试中的活性成分,[Ag (NH)3)2]+,没有很长的保质期和费林的和本尼迪克特的解决方案是最好的准备新鲜。
下面的前三行描述的过程。硝酸银是转化为氢氧化银,氧化银(I)形式,Ag)2o .然后,添加氨水(NH)3)导致形成silver-ammonia复杂活性氧化剂。
被测试的样品然后添加到刚做好的活性氧化剂基本解决方案。积极的测试结果在一个美丽的镜子的银色金属沉淀反应容器。(这个过程的一个变体是用于制备的镜子)。
它是如何工作的呢?
首先要注意的是,所有这些过程发生在基本解决方案。
为什么?至少有两个原因,我们可以谈论。
底线是,增加基础开始增加的浓度的影响醛。
机械的细节尚不清楚,你就不会发现他们在任何介绍性教科书
我找不到一个实例的机制费林阐明最终在线或本笃的解决方案。如果我错了,请告诉我(留言)。
还有第三个原因的基础,虽然我并不是很热衷于谈论它。你可能会注意到我们还没提到这些反应的机制。这是因为一直难以阐明的确切机制。的一个关键步骤在每个反应的机制似乎是这一过程被称为,“单电子转移”,本质上是当金属盐啜单个电子的衬底,创建一个自由基和/或碳正离子。
一个访问点的单电子转移反应的起始carbon-metal债券,可以通过base-promoted形成的烯醇化物。
这要求醛一个质子在吗α碳(即“enolizable”)。原来,费林的解决方案一个垃圾的工作对苯甲醛测试,缺乏任何质子α碳和不能enolized。因此会出现反应需要通过一个烯醇。
然而,费林的解决方案上也氧化甲醛甲酸和二氧化碳,这个过程不可能通过烯醇/烯醇化物中间。
所以很可能可以在操作各种机械的途径。
可能的机制是什么样子的呢?
也许,可能,是这样的吗?
(这里的关键一步是生成碳正离子的首领位置醛从deprotonated氢化,接受一个水合物例如中间,导致形成的羧酸。]
如果其他人有更好的想法,请随时与下面的评论。
笔记
图片来源:本尼迪克特解决方案。费林的解决方案。假言推理测试。
注1。这并不是说他们最实用方法从醛制备羧酸。当化学家想要准备一个羧酸从一个醛良好的收益,他们不使用任何这三个过程。标准的方法是Pinnick氧化。
注3:很可能enediol中间实际上是物种与Cu2 +初始步骤的反应机制,导致了醛。看到机制部分。
注意4。有一点要注意:如果蔗糖溶液加热酸费林/本笃/托伦斯测试之前,一个积极的测试结果。这是因为缩醛联系将由水酸水解生产蔗糖的两个成分糖(葡萄糖和果糖),本身还原糖。
(高级)引用和进一步阅读
- 费林物种的解决方案
托马斯·g·霍纳彼得Klufers
j . Inorg。化学。2016年,12,1798 - 1807
DOI:10.1002 / ejic.201600168
尽管费林反应方程的测试可能看起来简单,所涉及的物种是很复杂的! - 戊二醛的bdapp平台征服假言推理测试
威廉·d·希尔
《化学教育1990年,67年(4),329年
DOI:1021 / ed067p329
二醛也会给一个积极的假言推理测试(银镜沉淀)。 - 托伦斯测试、暴发性的银和银烈性炸药
伊恩·d·詹金斯
《化学教育1987年,64年(2),164
DOI:10.1021 / ed064p164
托伦斯测试通常在本科有机化学实验室,进行仔细的测试程序。程序必须健壮,因为托伦斯试剂可以爆炸,这注意解释道。 - 费林,本尼迪克特测试
拉尔夫·丹尼尔斯,克莱德·c·拉什和路德维希·鲍尔
《化学教育1960年,37(4),205年
DOI:10.1021 / ed037p205
这个注意很有趣,因为作者表明,费林和本尼迪克特测试特定的半缩醛还原糖——他们失败时使用简单的脂肪族醛。 - 在本尼迪克特测试修正
威廉·d·希尔
《化学教育1982年,59(4),334年
DOI:10.1021 / ed059p334
一些教科书使用钠2有限公司3在本尼迪克特测试为基础,但根据这个注意,氢氧化钠需要铜的形成2 +
我喜欢这个好解释。
你好先生我能问如果我正确的c是还原糖和e也减少糖吗?
我有一个建议一个小修正。
果糖的c - 2碳循环形式不是半缩醛,而是一个“半缩酮”。
同样相同的碳在蔗糖是“缩酮”,而不是缩醛。然而,部分葡萄糖的符号在单糖和二糖都是正确的。
嗨,詹姆
谢谢你的好的解释。你能给的答案在第7部分的测试吗?
哇,谢谢你这个伟大的资源! ! !
这个网站是非凡的。Ashenhurst先生教这些主题比他们在学校做得更好!
保持好工作!
谢谢Soumak,我很高兴你找到有用的网站。詹姆斯
你好詹姆斯,
并再次感谢你非常清晰的解释。我有一个问题关于还原糖与赋形剂药物。一些碳水化合物(还原糖)形成共价键包含初级和二级胺的药物。所以我一直看的美拉德反应的羟基分解还原糖然后Amadori产品形式。我一直在寻找的反应机理Amadori加合物形成的右旋安非他明和乳糖。
我在想如果你可以给一个通用的机制或类似的例子。我注意到你给的两个例子乳糖和麦芽糖一样还原糖的双糖包含半缩醛。我在想如果你能给一个通用的机制与伯胺反应如R-NH2 ?。
再次感谢,
彼得
嗨,彼得-我觉得你找的是1)开环线性产品,然后2)形成一个从醛亚胺。这是美拉德的第一步。拉德的整个机制在维基百科,https://en.wikipedia.org/wiki/Maillard_reaction在这里,而我盖亚胺的形成://m.deriinvest.com/2010/05/24/imines-and-enamines/
伟大的文章。彻底的享受。希望你一直当我把有机化学教学。
“狗屁”化学,UNC-Chapel山,数控,1966
谢谢你杰里。感谢。很高兴有你作为一个读者。
同时,你的假设机制看起来黑色,通知你:-)
这将是在等待玛丽Kondo-ing的网站。
非常感谢你的文章很有帮助。在第一个“盒子”你有写“费林aolution)。“我以为你可能想改变这一解决方案。
祝福,再次感谢!
如果一个产品含有很高比例的减少糖吗?它表示什么?我准备了一个产品,包含22。还原糖16%和3.26%非还原糖
我不是医生,但你可能寻找的是血糖和苷的存在。
出色的詹姆斯。一个真正有用的和富有想象力的资源。
高兴你发现它有用的泰德。
伟大的工作,感谢!
乐于帮助,Safari。顺便说一句漂亮的名字。
我希望化学回到学校是这样解释。)干杯!
谢谢!
一个非常愉快的帖子!不过,一些小问题:
——“糖类缺乏没有半缩醛不是还原糖”——要走了!
——“绝大多数个体在这些多糖糖单位相互加入通过缩醛(糖苷)联系半缩醛存在,但只有在聚合物的目的地。”——一个点(又名句号,期间,基线点)不见了。
-本笃的图像显示了化学的测试实际上是上面的一个副本,费林的测试。
假言推理的,第三反应测试,显示了氢氧离子负电荷的氢原子。第四反应,氧上的电荷;这是可取的。
——在过去的反应,pH值应该> 7,因为媒介应该是碱性的。
——同样,拼写变化在整个文本:本尼迪克特/本笃十六世的本笃”,费林/费林/费林/费林的。
非常感谢你一如既往。终于在解决这些物品。非常感激!