糖类化合物性质实验成果

【实验目的】

（1）掌握单糖、二糖及多糖的化学性质。

（2）掌握单糖、二糖及多糖的鉴别方法以及还原糖和非还原糖的鉴别方法。

【仪器及药品】

1.仪器

试管、烧杯、酒精灯、试管夹、带软木塞的导管等。

2.药品

费林试剂、托伦试剂、本尼迪克特试剂、铜氨试剂、α-萘酚、95%乙醇、苯肼试剂、硝酸、间苯二酚、碘、浓硫酸、浓盐酸、硫酸铅、葡萄糖、果糖、麦芽糖、蔗糖、淀粉、纤维素等。

【实验内容】

1.费林试剂、本尼迪克特试剂和托伦试剂检出还原糖［1］

1）与费林试剂反应

取费林试剂A和B各2.5 mL均匀混合后，等分为五份，分别置于试管中，加热煮沸后，分别滴入样品0.5 mL，观察并比较结果。

样品：2%的葡萄糖溶液、果糖溶液、麦芽糖溶液、蔗糖溶液、淀粉溶液。

2）与本尼迪克特试剂反应

取5支试管，标明号码。在每支试管中加入本尼迪克特试剂5 mL。用小火微微加热至沸腾。分别加入2%葡萄糖溶液、果糖溶液、麦芽糖溶液、蔗糖溶液、淀粉溶液各10滴。在沸水浴中加热2～3 min，放冷，观察有无红色或黄绿色沉淀产生。尤其应注意蔗糖溶液和淀粉溶液的实验结果。解释所观察到的现象。

3）与托伦试剂作用

取4支管壁干净的试管，标明号码。分别加入托伦试剂，再分别加入0.5 mL 2%葡萄糖溶液、果糖溶液、麦芽糖溶液和蔗糖溶液。将此4支试管浸在60～80℃热水浴中加热几分钟，观察并比较结果，并加以解释。

2.莫立许实验——α-萘酚实验检出糖

取一支试管，加入2 mL 10%糖溶液，加入2滴莫立许试剂［2］并振荡，由于析出α-萘酚，故溶液混浊。在另一支试管里加入5 mL浓硫酸。把盛糖的试管倾斜成45°，把硫酸沿试管壁徐徐地加入糖溶液中，硫酸和糖明显分为两层，观察两层之间有无紫色环出现。若数分钟内无颜色，可在水浴中温热，再观察结果。

样品：10%葡萄糖溶液、果糖溶液、麦芽糖溶液、蔗糖溶液、淀粉溶液。

3.糖类物质的水解

1）蔗糖的水解

取一支试管，加入10%蔗糖溶液8 mL，再加两滴浓盐酸，煮沸3～5 min，冷却后，用10%氢氧化钠溶液中和，等分为两份，其中一份加入2 mL本尼迪克特试剂，加热，有什么现象？另一份做糖脎生成的实验。

2）淀粉的水解和碘实验

（1）碘实验。向1mL胶淀粉溶液［3］中加入9 mL水，充分混合。往此稀溶液中加入两滴碘试剂［4］。此时，溶液中大约含有0.07%的淀粉，由于淀粉与碘反应形成分子复合物而呈蓝色。将此蓝色溶液每次稀释十倍（即每次用1 mL溶液加9 mL水），直到蓝色变得很浅。粗略地推测此时淀粉的浓度，大约是百万分之几。也就是说，当淀粉在百万分之几的浓度时，仍能给出碘实验的正性结果。将碘实验呈正性结果的溶液加热，结果如何？放冷后，蓝色是否复现？解释之。

（2）淀粉用酸水解。在100 mL小烧杯中加50 mL胶淀粉溶液，加4～5滴浓盐酸。在水浴上加热，每隔5 min从试管中取出少量液体做碘实验，直到不再起碘反应为止（约30 min）。先用稀碱中和，再用托伦试剂实验，观察有何现象，解释之。

（3）淀粉用淀粉酶水解。在一洁净的100 mL小烧杯里，加入5 mL胶淀粉溶液，加入1～2 mL唾液并充分混合。把烧杯置于38～40℃水浴上加热20 min或稍长些时间（在水解过程中，可以取几次水解液做碘实验检查）。此水解液用托伦试剂检出还原糖，有何现象？解释之。

4.糖脎的生成、晶形的观察和糖脎生成的时间

为了比较生成糖脎所需要的时间，药品用量要准确，并同时进行实验。

取4支试管，标明号码。其中3支试管各盛水4 mL，分别溶解0.2gD-葡萄糖、D-果糖和蔗糖，另一支试管加4 mL蔗糖水解液。再分别加入4 mL苯肼试剂［5］，充分振荡此溶液。将试管放在沸水浴中加热，不断振荡。观察并记录试管中形成糖脎所需要的时间［6］，若20 min后仍无结晶析出，取出试管，放冷后再观察（二糖的脎溶于热水中，直到溶液冷却才析出沉淀）。

为了观察糖脎的结晶（图4-8-1），让溶液慢慢冷却到室温（迅速冷却可能引起糖脎的结晶变形）。用一宽口的滴管转移一滴含有糖脎的悬浮物的溶液到显微镜载玻片上，用低倍显微镜（80～100倍）观察结晶，与已知的糖脎做比较。

5.间苯二酚溶液［7］实验检出酮糖［8］

取4支试管，标上记号，分别加入间苯二酚溶液2 mL，再分别加入1 mL 2%果糖溶液、葡萄糖溶液、麦芽糖溶液和蔗糖溶液，混匀，于沸水浴中加热1～2 min，观察颜色有何变化。加热20 min后，再观察，并解释所观察到的现象。

图4-8-1　糖脎的晶形

6.纤维素的性质实验

1）硝酸纤维素的制备

取一支大试管，加入4 mL硝酸，在振荡下小心加入8 mL硫酸。冷却，把一小团棉花用玻璃棒浸入混酸中，再将试管放在60～70℃热水浴中加热，加热时用玻璃棒搅动使之充分硝化。5 min后，用玻璃棒挑出棉花，放在烧杯里用水充分洗涤数次，再在流水下冲洗，洗时用手指把棉花撕开，洗完后，把水挤干，用滤纸吸干，放在表面皿上在水浴上干燥［9］，得浅黄色、干燥的硝酸纤维素（即火药棉）。把它分成两份。

（1）用坩埚钳夹取一小块火药棉放到灯焰上，是否立刻猛烈燃烧？另用一小块棉花点燃之，比较燃烧有何不同。

（2）无烟火药：在烧杯中，放一些硝酸纤维素，用丙酮润湿成胶状物，晾干后，点燃，有何现象？

（3）火棉胶（珂珞酊）的制备。把另一块火药棉放在干燥表面皿上，加入1～2 mL乙醇-乙醚溶液（体积比1∶3）。火药棉逐渐膨胀成为黏稠的胶体溶液——火棉胶。将表面皿放在热水浴上，溶剂蒸发后剩下一火药棉薄片。从表面皿上取下后用坩埚钳夹起放在灯焰上点燃。火药棉薄片比火药棉燃烧得慢。

2）纤维素在铜氨试剂中溶解——铜氨法制人造丝（再生纤维）

在盛有3～4 mL透明的铜氨试剂的小烧杯中加入一块折皱的滤纸或一块棉花。用玻璃棒搅拌，使纤维近乎完全溶解，形成很黏的液体。把1 mL透明的黏液倾入一支试管中，加入4～5 mL水，再把混合液倒在盛有10～12 mL盐酸（1∶5）的烧杯里，混合液几乎完全褪色，并析出白色的胶状纤维素沉淀，将加酸后的溶液用本尼迪克特试剂或托伦试剂检查，呈负性结果（因纤维素在此情况下未水解）。把剩下的透明黏液吸入注射器里，然后注入盛有10～12 mL盐酸（1∶5）或稀硫酸的烧杯里，可呈丝状。

【主要技术与注意事项】(www.xing528.com)

［1］①费林试剂。

费林试剂A：溶解7g硫酸铜晶体（CuSO4·5H2O）于100 mL水中。

费林试剂B：溶解34.6 g酒石酸钾钠和14 g氢氧化钠于100 mL水中。

这两种溶液要分别储藏，使用时取等量试剂A及试剂B混合。氢氧化铜不溶于水，不易与样品作用，加入酒石酸钾钠，可使氢氧化铜沉淀溶解形成深蓝色的溶液。

②本尼迪克特试剂：取柠檬酸钠86.5 g和无水碳酸钠50 g，溶解于400 mL水中。再取8.2 g硫酸铜晶体，溶解于50 mL水中，慢慢地倒入柠檬酸钠和碳酸钠溶液中，最后用水稀释至500 mL。如溶液不澄清，则需过滤，本尼迪克特试剂比较稳定，可以保存很久。

医院化验室常用本尼迪克特试剂判断糖尿病患者尿中的含糖量。例如：反应后生成红色沉淀记为“++++”，黄色沉淀记为“+++”，绿色沉淀记为“++”，蓝色溶液颜色不变为阴性。

③托伦试剂。

方法Ⅰ：取5%硝酸银溶液20 mL，滴加10%氢氧化钠溶液3～4滴，产生棕色沉淀，在振荡下滴加2%氨水，直到析出的沉淀刚好溶解为止，即为托伦试剂。氨水不宜多加，否则会影响试剂的灵敏度。

方法Ⅱ：取5%硝酸银溶液20 mL，滴加氨水，开始出现黑色沉淀，再继续滴加氨水，边滴边摇动试管，直到沉淀刚好溶解为止，得澄清的硝酸银氨溶液。

无论方法Ⅰ或方法Ⅱ，氨的量不宜多，否则会影响试剂的灵敏度。方法Ⅱ较方法Ⅰ的碱性条件弱，在进行糖类实验时，用方法Ⅱ配制的试剂较好。

托伦试剂储存太久，会析出黑色的氮化银沉淀，它受震动时分解，会发生猛烈爆炸，有时潮湿的氮化银也能爆炸。因此托伦试剂应现用现配，不可久存。

［2］15%α-萘酚的95%乙醇溶液的配制：取5gα-萘酚，溶于95%乙醇溶液中，再加入乙醇使溶液体积为100 mL。

［3］胶淀粉溶液的配制：用15 mL冷水和1g淀粉充分混合，成一均匀的悬浮物，勿使有块状物存在。将此悬浮物倒入135 mL沸水中，继续加热几分钟即得到胶淀粉溶液。

［4］碘试剂：取20 g碘化钾，溶于100 mL水中，再加入碘10 g，搅拌使之溶解。

［5］苯肼试剂。

配法Ⅰ：取苯肼10 mL，溶于100 mL 10%醋酸溶液中，加入活性炭1g，搅拌后过滤，保存于棕色试剂瓶中。

配法Ⅱ：取苯肼盐酸盐5g，加入水160 mL，微热使之溶解，再加入活性炭0.5～1 g脱色，过滤，在滤液中加入醋酸钠结晶9g，搅拌，溶解后储存于棕色试剂瓶中。

苯肼盐酸盐与醋酸钠经复分解反应生成苯肼醋酸盐，后者是弱酸弱碱盐，在水溶液中强烈分解，生成的苯肼和糖作用形成糖脎。游离的苯肼难溶于水，所以不能直接使用苯肼。苯肼试剂久置后变质，所以也可以改将2份苯肼盐酸盐与3份醋酸钠混合研匀后，临用时取适量混合物溶于水，直接使用。

［6］各种糖脎颜色、熔点、糖脎析出时间和比旋光度如表4-8-1所示。

表4-8-1　糖脎的相关性质

［7］间苯二酚溶液的配制：取0.01 g间苯二酚，溶于10 mL浓盐酸和10 mL水中，混合均匀即成。

间苯二酚、麝香草酚、二苯胺、樟脑可用来代替α-萘酚。其他能与糖醛衍生物缩合成有色物质的化合物，也都可以代替α-萘酚。

此颜色反应是很灵敏的，如果操作不慎，甚至偶尔将滤纸毛或碎片落入试管中，都会得正性结果，但是，正性结果不一定是糖（负性结果肯定不是糖）。例如，甲酸、丙酮、乳酸、草酸、葡萄糖醛酸、鞣酸和邻苯三酚与α-萘酚试剂也能生成有色的环，但邻苯三酚与α-萘酚的反应产物用水稀释后颜色即消失。

［8］酮糖与间苯二酚溶液反应生成红色沉淀。它溶于酒精呈鲜红色。但加热时间过久，葡萄糖、果糖、蔗糖也呈正反应。这是因为麦芽糖或蔗糖在酸性介质下水解生成葡萄糖或葡萄糖和果糖，葡萄糖浓度高时，在酸存在下，能部分转化成果糖。

本实验中应该注意：盐酸和葡萄糖的浓度不要超过12%。观察颜色反应时加热时间不得超过20 min。

［9］纤维素与硝酸和硫酸的混合酸反应时，纤维素分子中的游离羟基与硝酸起酯化反应。在纤维素的分子中，每一个葡萄糖基上有3个游离的羟基，用发烟硝酸和硫酸进行硝化时，纤维素完全酯化，制得的产物主要是三硝酸纤维素酯。用浓硝酸和硫酸进行硝化，则得到的产物主要是二硝酸纤维素酯。若用发烟硝酸进行硝化，得到三硝酸纤维素酯，它可按下式进行分解而引起爆炸。

2C6H7O2（ONO2）3→6CO2+6CO+4H2O+3N2+3H2

三硝酸纤维素酯溶于丙酮，干后是无烟火药。

二硝酸纤维素酯溶于乙醚和乙醇的混合溶剂中，形成火棉胶。

【参考学时】

4学时。

【预习要求】

（1）了解单糖、二糖、多糖的结构及其主要的化学性质。

（2）了解还原性糖和非还原性糖的特征。

（3）了解单糖、二糖、多糖的鉴别方法。

【实验思考题】

（1）具有何种结构的糖可以形成同样的糖脎？为什么？

（2）为什么可以利用糖脎反应来鉴别还原糖和非还原糖？

（3）设计鉴别下列化合物的方案：葡萄糖、果糖、麦芽糖、蔗糖、淀粉。

（4）在糖类的还原性实验中，蔗糖在本尼迪克特试剂或托伦试剂中长时间加热时，有时也能得到正性结果，怎样解释此现象？

（5）糖类物质有哪些特性？糖分子中的羟基、羰基与醇分子中的羟基和醛、酮分子中的羰基有何联系与区别？