人教版高中化学选修5 第四章第二节 糖类--葡萄糖果糖麦芽糖蔗糖的结构和转化

才可以参加还原反应(例如，银镜反应)。

但具体是为什么，现在具体谈一谈。我们知道糖是多羟基醛(果糖是酮)，之所以糖能发生还原反应是因为其含有醛基的结构。那么，比较蔗糖和麦芽糖时就从它们有无醛基开始。我们知道蔗糖与麦芽糖是二糖，是由两个单糖组成的(蔗糖是由一分子葡萄糖和一分子果糖组成；麦芽糖由两分子葡萄糖组成)。之所以蔗糖不能参加还原反应而麦芽糖却可以肯定是蔗糖不含有醛基，而麦芽糖含有。实际组成它们的单糖是以环状情况存在的，然后两个单糖环再缩合成二糖。比如说葡萄糖和果糖，它们实际的存在的形式是：

在环状的单糖的结构中，只要和环上的氧原子相邻最近碳上连有羟基，那么该糖就含有还原性，就像所举的例子中环状葡萄糖1号碳上有羟基，果糖2号碳上有羟基，所以它们都是还原糖，都可以发生还原反应。

现在，开始解释蔗糖和麦芽糖的还原性问题。实际蔗糖和麦芽糖的结构如下：

我们发现，麦芽糖的两个含氧环中有一个环的离环上氧最近的碳(即1号碳)上有羟基，所以它有还原性可以参加还原反应；而蔗糖的两个环中找不到这样的羟基，所以它没有还原性，不能参加还原反应。

补充：

环状的糖中如果有上述像麦芽糖中1号碳这样的羟基，或者葡萄糖1号碳和果糖2号碳上的羟基的话，就会解离出醛基，那么就会有还原性了。如果你是高中生，那么能理解到这里就可以了。下面我解释的是高中以外的内容，可以试着理解一下。

链状的糖是怎么形成环状的？其实是它反生了半缩醛(酮)反应，反应式如下：

上述反应中，如果R1和R2中至少有一个为H时，产物就为半缩醛，如果都为烃基那么就称为半缩酮~其实链状单糖就是反生了这个反应才成环的。比如说链状葡萄糖中(如上述图)，1号的醛基碳就与5号碳的羟基缩合成了半缩醛而成环的。通过观察半缩醛(酮)反应，发现该反应是可逆反应，也就是说在反应过程中环状的糖是可以再变回链状的糖，从而会产生游离的醛基(或酮基)产生还原性从而可以参加还原反应。

观察半缩醛或半缩酮发现，它们的结构特点是两个氧原子夹着一个碳原子(两个氧原子必须直接连在所夹的碳原子上)，其中一个氧原子必须得连着H原子，另一个必须连着非H原子(一般为烃基)。这样，麦芽糖中(如上述图)的1号碳被两个氧原子所夹，而其中的一个氧原子连着一个H原子，刚好是半缩醛，所以可以产生游离的醛基。而蔗糖没有半缩醛结构，所以不能产生游离的醛基(或酮基)。

补充：

蔗糖是由单糖通过下述反应形成的：

反应式首先是可逆的，就是说蔗糖可以通过加入一分子的水(即糖的水解反应)，而变回一分子的葡萄糖和一分子的果糖，从而又具有还原性。这也与"蔗糖不能发生银镜反应，而水解后可以反生银镜反应"的事实相符。蔗糖之所以不具还原性就是因为两分子的单糖是通过它们还原性的半缩醛(酮)的羟基脱水缩合而成的，从而不再具有半缩醛结构，也就不会产生游离的醛基而具有还原性了。

补充：

在实验中发现，葡萄糖和果糖都可以反生银镜反应，但是高中所学的可以发生银镜反应的物质是醛类。葡萄糖是醛，可以反生银镜反应这个好理解，可果糖没有醛基只有酮基，酮基是不发生银镜反应的，为什么会与实验结果不相符？原来，葡萄糖在碱性的条件下可以转化成果糖，同样果糖又可以转化成葡萄糖(这个反应称为单糖的差相异构化)，这个过程在碱性的条件下是可逆的过程。反应式如下：

银铵溶液是碱性的，恰好可以发生这样的反应。虽然果糖不含醛基，但是可以在银铵溶液中转化成葡萄糖而含有醛基，从而发生银镜反应。