还原糖:半缩醛基的还原性究竟来自...

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还原糖:半缩醛基的还原性究竟来自与哪里

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Questioner 更新于2023-11-25 02:03:50

身处下游学科,感觉自己一直以来对有机化学的东西知其然不知其所以然,总是以“记住就好”的理由把自己糊弄过去

今天这个问题就是一个典型例子,直到昨天我才了解问题的真相..........

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Questioner
2月前

先从一个小实验讲起

昨天Q群里面的人做了一个实验,他将淀粉酶和淀粉,再加上氯化铁放在一起,期望淀粉分解后的麦芽糖能发挥它的还原性,可黄色的溶液久久都未变绿,忽然他突发奇想,再往体系里加了一点盐酸,溶液很快就变绿了

当然,由于这个实验的干扰因素太多,这种促进效应有很多种角度的解释,但其中一种解释吸引了我的注意力:该现象的本质是氢离子作为半缩醛形成/分解反应的催化剂

众所周知,糖作为一种特殊的醛,其环化形成的半缩醛是一个稳定状态,这是一个十分不寻常的特征,多数情况下半缩醛形成的平衡常数是很小的,而葡萄糖溶液中环化的葡萄糖却能占到90%以上。而如果只有开链状态下的葡萄糖能够体现还原性,那么很多现象都能得以解释,比如葡萄糖与斐林试剂的反应的缓慢。而本人找到的一些证据支撑了这个观点

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Questioner
2月前

而氢离子作为半缩醛形成的催化剂我也找到了相关证据(当然,它也催化逆反应进行,而后者才是关键)

所以上述现象的机理可以是这样:原本开环状的葡萄糖太少,以至于开环葡萄糖的浓度成为了反应的决定因素,而开环葡萄糖作为还原剂消耗掉后半缩醛反应的平衡移动,让更多的葡萄糖开环,但这需要时间,而氢离子加速了这一段时间。

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Questioner
2月前

假设与演绎
自然,这个理论需要进一步的实验证据支撑。我们不难设计实验来验证我们的理论,首先,我们把淀粉+淀粉酶的组合换成直接的葡萄糖,以排除其它因素的影响。为了把促进反应的因素锁定在半缩醛上,我们应该找另一种不易形成半缩醛的醛做对照,我想甲醛/甘油醛都是不错的选择,所以我们可以做这么6组对照

1组,甘油醛+氯化铁(氯化铁多多益善,以消除铁离子本身带来的影响,下同)

2组,甘油醛+氯化铁+xml水

3组,甘油醛+氯化铁+xml盐酸

4组,葡萄糖+氯化铁

5组,葡萄糖+氯化铁+xml水

6组,葡萄糖+氯化铁+xml盐酸

如果我们的理论正确,实验现象应该是这样:由于甘油醛中开环形式本身就占优势,所以V1>V4。而由于甘油醛中或多或少都含有半缩醛,再加上氢离子本身就能增强铁离子氧化性,因此V3略大于(约等于)V2

而对于葡萄糖来说,V6显著大于V5,且V6应该约等于V3,且V6-V5也应该显著大于V3-V2

当然,目前本人并没有做这个实验的条件,化竞的貌似天天做实验,抓几个过来看看jj-chengbikong

@励志要好好学习的阿伦尼乌斯 @斋月小道 @蒟蒻的生生不息(emo中) 

11条评论
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蒟蒻的生生不息
2月前

还没学到有机呢,不过需要试验的话我可以问问实验室能不能用

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蒟蒻的生生不息
2月前

还没学到有机呢,不过需要试验的话我可以问问实验室能不能用

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Questioner 回复 蒟蒻的生生不息
2月前

居然真的可以吗???

那就提前谢谢你啦jj-bixin

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斋月小道 回复 Questioner
2月前

不如用这个合作水一篇课题jj-chengbikong

实验我可以做jj-huaji

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Questioner 回复 斋月小道
2月前

???!!!

你们还有这方面的要求zx-caizixing1@2x

要不加个平台啥的细说

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斋月小道 回复 Questioner
2月前

qq或wx么?我都可以,我加你吧

我们要求高中毕业前2篇课题报告。。。

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倾雨 回复 Questioner
1月前

hello,有结果吗大佬,菜鸟很好奇jj-dalao

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倾雨 回复 蒟蒻的生生不息
1月前

@斋月小道@蒟蒻的生生不息实验出来了吗,que还在论坛吗,实际上从有机化学上不难分析,还原糖的还原性主要来自于醛基的氧化嘛,而氧环式结构主要是因为他的羟基和醛基作用了,就是-OH中偏正电的H与醛基的双键氧(带负电荷)一下,加入H正离子肯定影响他们俩的,从而影响平衡,这样有更多的醛基能参与氧化,那还原性不就显现出来了。                 (平板不会打字换行还不熟练,悲)第一次参与大佬讨论,非常惶恐,可能啰嗦了,也有可能答非所问,但非常想探求真理,期待实验结果

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斋月小道 回复 倾雨
1月前

我知道你很急,但你先别急,最近在做另外一个课题,实验结果预计下下周能出来(期末考试考完)

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Questioner 回复 倾雨
1月前

是的啊,我的实验设计就是为了直观的还原性实际上来自于不成环的醛基

@斋月小道 和我后来发现甘油醛比我想象中的要贵,而乙醛和甲醛又有一定的危险性,所以暂时搁置了

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斋月小道 回复 蒟蒻的生生不息
1月前

就是质子化羰基,增强了羰基的亲电性?

但这不是让平衡更趋向于环式结构吗jj-zhenjing

但是他开环时候是水分子上面的氧去进攻吧,那如果体系里都是H3O+那还怎么玩(速率会大幅度降低吧,热力学也不支持

(才刚学好一轮,可能说的有问题,恳请大佬指正)

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倾雨
1月前

打了好几次都说seqing不知道为什么发图片吧。随便删了几个字有发出去了Screenshot_20240106-000919.png