第8讲营养物质和合成材料(学生)

11.认识糖类的组成和性质特点，能举例说明糖类在食品加工和生物质能源开发上的应用2．了解油脂的组成和主要性质及重要应用。3．了解氨基酸的组成、结构特点和主要化学性质，氨基酸与人体健康的关系。4．了解蛋白质的组成、结构和性质。5．了解化学科学在生命科学发展中所起的重要作用。一、糖类1、糖的概念从结构上看糖类一般是或，以及能水解生成它们的化合物，可用通式表示，但糖不一定符合此通式，符合此通式的也不一定是糖。2、糖的分类3、单糖（葡萄糖、果糖）（1）葡萄糖简式：特点：（2）葡萄糖的化学性质：①加成反应：与H2加成生成②发酵反应：制酒精（3）葡萄糖制法：淀粉水解（4）葡萄糖用途：做营养物质和还原剂。（5）果糖：分子式；果糖和葡萄糖互为；是色晶体，于水，有味。代表物分子组成特性葡萄糖C6H12O6还原性糖果糖C6H12O6还原性糖麦芽糖C12H22O11还原性糖蔗糖C12H22O11非还原性糖淀粉C6H10O5)n非还原性糖纤维素C6H10O5)n非还原性糖考纲要求第八讲营养物质和合成材料知识要点24、二糖（蔗糖和麦芽糖）（1）蔗糖和麦芽糖的相似性：。①组成相同，分子式均为，互为；②都属于，水解都生成分子单糖；③水解的生成物都能还原和；（2）蔗糖和麦芽糖的区别：①麦芽糖分子中含有，是性糖。蔗糖分子中无，不能还原银氨溶液和新制氢氧化铜。②水解生成物不同：麦芽糖水解只生成；蔗糖水解生成和。③存在：甘蔗和甜菜中含蔗糖，淀粉在酶作用下水解可以得到麦芽糖。5、多糖（淀粉和纤维素）淀粉水解程度检验①尚未水解：取样加入溶液中和作催化剂的，再加入并加热，若生成，证明淀粉水解。②部分水解：取样加入溶液中和作催化剂的，再加入并加热，若生成，证明淀粉已经水解;再取样加入，若溶液变，证明还有存在，具有上述现象，证明淀粉水解。③完全水解：取样加入，若溶液不变，证明淀粉水解。内容淀粉[(C6H10O5)n]纤维素[(C6H10O5)n]结构特征由葡萄糖单元构成的天然高分子化合物．n值于纤维素由葡萄糖单元构成的天然高分子化合物．每个单元中含个－OH物理性质粉末，不溶于冷水，在热水中部分颗粒会膨胀破裂形成胶状物白色、无味的固体，溶于水和有机溶剂化学性质①非还原糖①非还原糖②水解的最终产物为C6H10O5)n(淀粉)+nH2O→nC6H1206(葡萄糖)②水解比淀粉，产物为葡萄糖C6H10O5)n(纤维素)+nH20→C6H1206(葡萄糖)③遇淀粉变色③能硝酸、乙酸发生反应存在植物种子、块根、谷类中棉花、木材中用途制造葡萄糖和酒精：造纸，制造硝酸纤维、醋酸纤维等注意点淀粉、纤维素的分子式都是C6H10O5)n，但两者的n值不同，不是同分异构体3二、油脂1．油脂的组成和结构：油脂是高级脂肪酸与甘油（丙三醇）所生成的酯，即油脂属于酯类，它们的结构简式为：其中R1、R2、R3分别代表饱和烃基和不饱和烃基，它们可以相同，也可以不同。当R1、R2、R3相同为单甘油酯，R1、R2、R3不同为混甘油酯，天然油脂大多数为混甘油酯。说明：（1）油脂是脂肪和油的统称。在室温，植物油脂通常呈液态，叫做油。动物油脂通常呈固态，叫做脂肪。（2）单甘油酯和混甘油酯都是纯净物。（3）天然油脂（如：豆油、猪油、牛油）是由不同的甘油脂与其他杂质组成的，属于混合物。2．油脂的物理性质：(1)油脂的密度比水小，为0.9g/cm3～0.95g/cm3。不溶于水，易溶于汽油、乙醚、苯等多种有机溶剂，根据这一性质可用有机溶剂来提取植物种子里的油和汽油洗涤衣服上的油脂。它是一种良好的溶剂，黏度大，有滑腻感。(2)饱和的硬脂酸或软脂酸生成的甘油酯熔点较高，呈固态，即动物油脂通常呈固态；而由不饱和的油酸生成的甘油酯熔点较低，呈液态，即植物油通常呈液态。不饱和烃基越多或烃基的不饱和程度越大（C=C越多），熔点越低。3．油脂的化学性质：（1）油脂的氢化该反应称为油脂的氢化，也称为油脂的硬化，这样制得的油脂称为人造脂肪，通常又称硬化油。油脂的氢化具有重要的意义。工业上常利用油脂的氢化反应把多种植物油转化为硬化油。硬化油的性质稳定，不易变质，便于运输、可用作肥皂、脂肪酸、甘油、人造油等原料。（2）油脂的水解酸性水解的目的：制取高级脂肪酸和甘油。4油脂在碱性条件下的水解又称为皂化反应，其目的是制取肥皂和甘油（由于平衡的移动，碱性水解比酸性水解更彻底）。4．油脂在人体内的变化：（1）在人体中，油脂主要在小肠中被消化吸收，消化过程实际上是在酶的催化作用下，高级脂肪酸甘油酯发生水解，生成高级脂肪酸和甘油。（2）高级脂肪酸和甘油在氧化酶的作用下，发生氧化反应生成二氧化碳和水，同时释放出热量。（3）脂肪是提供能量的重要物质，1g脂肪在体内氧化放出39.1kJ的热量，远高于糖类和蛋白质。三、蛋白质1．氨基酸的含义：氨基酸是羧酸分子中烃基上的氢原子被氨基（—NH2）取代的产物（即含有氨基的羧酸）。天然蛋白质水解所生成的氨基酸分子中，氨基连接在与羧基（—COOH）相邻的碳原子上，被称为α-氨基酸，其结构表示为(R表示烃基)2．常见的氨基酸：甘氨酸丙氨酸谷氨酸3.氨基酸与多肽：氨基酸分子间发生缩合反应生成肽和水。因此反应原理与醇和羧酸反应生成酯类似。由氨基提供的氢原子与羧基提供的羟基生成水，氨基与羟基间形成如下图所示的化学键叫肽键。两个氨基酸分子在一定条件下缩合的产物叫二肽。由多个氨基酸分子脱水形成的太肽叫多肽。（多肽链相互结合，形成结构复杂的蛋白质）4．蛋白质的组成和结构蛋白质是由C、H、O、N、S等元素组成的结构复杂的化合物，属于天然有机高分子化合物。蛋白质的分子量很大，有的几万、几十万、几百万，个别的甚至上千万。例如，烟草斑纹病毒的核蛋白的分子量超过两千万。蛋白质水解的最后产物是氨基酸。分子中含有—NH2和—COOH，与氨基酸相似。RCHNH2COOHCH2NH2COOHCH3CHNH2COOHHOOC—CH2—CH—NH2COOHCOOHH—N—CH2—COOHH2N—CH2HCON—CH2—COOHH2N—CH2H＋H2O肽键55．蛋白质的化学性质(1)两性：由于蛋白质分子中同时含有氨基和羧基，与氨基酸相似，也具有两性。(2)水解反应：我们从食物摄取的蛋白质，在胃液中的胃蛋白酶和胰液中的胰蛋白酶作用下，经水解反应蛋白质分子中肽键的C-N断裂，生成多种α-氨基酸。氨基酸被人体吸收后，重新结合成人体所需的各种蛋白质。人体内各种组织的蛋白质也不断地分解，最后主要生成尿素，排出体外。因此可以说氨基酸是蛋白质的基石。(3)盐析：少量的盐（如硫酸铵、硫酸钠等）能促进蛋白质的溶解，但如向蛋白质溶液中加入浓的盐溶液，可使蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出。这种作用叫做盐析。盐析是可逆的，析出的蛋白质在继续加水时，仍能溶解，并不影响原来蛋白质的性质。采用多次盐析，可以分离和提纯蛋白质。(4)变性：蛋白质受热、紫外线、X射线、强酸、强碱、重金属(如铅、铜、汞等)盐、一些有机物(甲醛、酒精、苯甲酸)等的作用会凝结，这种凝结是不可逆的，即凝结后不能在水中重新溶解，这种变化叫做变性。蛋白质变性后，不仅丧失了原有的可溶性，同时也失去了生理活性。运用变性原理可以用于消毒，但也可能引起中毒。(5)颜色反应：蛋白质可以跟许多试剂发生特殊的颜色反应。分子中含有苯环的蛋白质跟硝酸作用会产生黄色。带有苯环的氨基酸中的苯环活性较大，容易发生取代反应，当遇到浓硝酸是会迅速发生硝化反应，生成黄色的硝基化合物。(6)蛋白质的灼烧：蛋白质被灼烧时，产生具有烧焦羽毛的气味。说明：蛋白质就是由不同的氨基酸（天然蛋白质所含的都是α－氨基酸）互相结合而形成的高分子化合物。由于蛋白质的分子量很大，组成蛋白质的氨基酸的种类和排列顺序各不相同，所以，蛋白质的结构很复杂。研究蛋白质的结构和合成，进一步探索生命现象，这是科学研究中的重要课题。1965年我国科学家在世界上第一次用人工方法合成了具有生命活力的蛋白质——结晶牛胰岛素。这对蛋白质和生命的研究做出了贡献。6.蛋白质的用途(1)蛋白质在生物学上的意义：蛋白质和糖类、脂肪都是我们主要的营养物质。因为一切生命现象都跟蛋白质有关，所以，人们常说：没有蛋白质就没有生命。(2)蛋白质在工业上的用途：蛋白质不仅具有生物学上的意义，在工业上也有广泛用途。动物的毛和蚕丝的成分都是蛋白质，它们是重要的纺织原料。动物的皮经过药剂鞣制后，其中所含蛋白质就变成不溶于水的、不易腐烂的物质，可以加工制成柔软坚韧的皮革。动物胶是一种比较简单的蛋白质，是用骨和皮等熬煮而得的。无色透明的动物胶叫做白明胶，可用来制造照相感光片和感光纸。牛奶里的蛋白质——酪素除做食品外，还能跟甲醛合成酪素塑料。酶的成分是蛋白质，酶广泛应用于食品、纺织、医药、制革、试剂等工业。6例1、有关糖类物质的叙述中正确的是（）A．糖类是有甜味的物质B．由C、H、O三种元素组成的有机物属于糖类C．糖类物质又叫碳水化合物，其分子式都可以用Cn(H2O)m表示D．糖类一般是多羟基醛或多羟基酮，以及水解能产生它们的物质例2、某学生设计了如下3个实验方案，用以检验淀粉的水解程度甲方案：淀粉液42SOH浓水解液OHNa中和液碘水溶液变蓝结论：淀粉未水解乙方案：淀粉液42SOH水解液2)(OHCu无红沉淀结论：淀粉未水解丙方案：淀粉液42SOH水解液OHNa中和液2)(OHCu有红沉淀结论:淀粉水解完全上述三种方案操作是否正确?说明理由.上述三种方案结论是否正确?说明理由例3、（广东高考）下列叙述中正确的是：A．牛油是纯净物，它不属于高分子B．牛油是高级脂肪酸的高级醇酯C．牛油可以在碱性条件下加热水解D．工业上将牛油加氢制造硬化油例4、下列关于蛋白质的说法不正确的是（）A．蛋白质在体内的最终水解产物上氨基酸B．蛋白质是构成人体的物质基础C．食物中的蛋白质在体内先水解生成氨基酸，再缩合成机体蛋白质D．蛋白质的功能是构成机体和修复组织，而人体所需的热能全部由淀粉和油脂提供例5、某期刊封面上有如下一个分子的球棍模型图。图中“棍”代表单键或双键或三健。不同颜色的球代表不同元素的原子，该模型图可代表一种（）A．卤代羧酸B．酯C．氨基酸D．醇钠例题分析7例6、有四种化合物：①NaHCO3、②Al(OH)3、③(NH4)2S、④H2NCH2COOH，跟盐酸和氢氧化钠溶液都能反应的是（）A．只有②④B．只有①②C．只有①②③D．①②③④例7、（2005年北京理综）有机物A（C6H8O4）为食品包装纸的常用防腐剂。A可以使溴水褪色。A难溶于水，但在酸性条件下可发生水解反应，得到B（C4H4O4）和甲醇。通常状况下B为无色晶体，能与氢氧化钠溶液发生反应。（1）A可以发生的反应有（选填序号）。①加成反应②酯化反应③加聚反应④氧化反应（2）B分子所含官能团的名称是、。（3）B分子中没有支链，其结构简式是，B的具有相同官能团的同分异构体的结构简式是。（4）由B制取A的化学方程式是。（5）天门冬氨酸（C4H7NO4）是组成人体蛋白质的氨基酸之一，可由B通过以下反应制取：BHClC3NH天门冬氨酸天门冬氨酸的结构简式是例8、某制糖厂以甘蔗为原料制糖，同时得到大量的甘蔗渣，对甘蔗渣进行综合利用，不仅可以提高经济效应，而且还能防止环境污染，现按下列方式进行综合利用。已知F、H均是具有香味的液体，F为E的三聚物，并且有特殊的六元环状对称结构。(1)A的名称是；F的结构式为；H的其同类物的异构体还有(写结构简式)。(2)写出D→E的化学方程式：；写出B→C的离子方程式：。甘蔗渣处理A（C6H10O5）n水催化剂BC6H12O6酒化酶DC2H6OAg(NH3)2OHCC6H15O7N△HGC2H4O2EF+DBr2水浓硫酸，△8Ⅱ、有机合成材料【考纲要求】1．了解合成高分子的组成与结构特点，能依据简单合成高分子的结构分析其链节和单体。2．了解加聚反应和缩聚反应的特点。3．了解新型高分子材料的性能及其在高新技术领域中的应用。4．了解合成高分子化合物在发展经济、提高生