高分子化合物(知識)の問題
分子式 で表される二糖 X について、次のことがわかっている。
- X の水溶液にフェーリング液を加えて加熱しても、赤色の沈殿は生じない。また、X の水溶液はアンモニア性硝酸銀水溶液を還元しない。
- X を希硫酸とともに加熱して完全に加水分解すると、互いに異なる 2 種類の単糖が等しい物質量ずつ得られる。
二糖 X の名称を答えよ。
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ヒント
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ヒント 1
分子式 の代表的な二糖を挙げ、それぞれの還元性と、加水分解で得られる単糖を整理しよう。
ヒント 2
二糖が還元性を示さないのは、構成する単糖どうしが、還元性を示す部分(開環してホルミル基などを生じる部分)どうしで結合している場合である。
ヒント 3
還元性を示さない二糖は 2 つある。そのうち、加水分解で 1 種類の単糖しか生じないものを除こう。
答えと解説
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スクロース
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解説を読む
教科書で扱う代表的な二糖(分子式 )は、マルトース・セロビオース・ラクトース・スクロース・トレハロースである。
還元性について
二糖が還元性を示すのは、水溶液中で一方の単糖の部分が開環して、ホルミル基(アルデヒド基)をもつ鎖状構造になれるときである。
- マルトース・セロビオース・ラクトースは、還元性を示す部分(ヘミアセタール構造の )が 1 つ残っているため、還元性を示す。
- スクロースは、グルコースとフルクトースが、それぞれ還元性を示す部分どうしで結合しているため、開環できず、還元性を示さない。トレハロースも、2 分子のグルコースが還元性を示す部分どうしで結合しているため、還元性を示さない。
よって、1 つ目の条件から X はスクロースかトレハロースである。
加水分解の生成物について
- トレハロースを加水分解すると、グルコースだけが得られる(1 種類)。
- スクロースを加水分解すると、グルコースとフルクトースが の物質量の比で得られる(2 種類)。この混合物を転化糖という。
よって、2 つ目の条件も満たすのはスクロースであり、X はスクロース(ショ糖)である。
なお、ラクトースも加水分解するとグルコースとガラクトースの 2 種類の単糖を生じるが、還元性を示すので 1 つ目の条件に合わない。
別解
フェーリング液・アンモニア性硝酸銀水溶液を還元しないので、X は還元性をもたない二糖である。還元性を示すには水溶液中で開環してホルミル基(アルデヒド基)が生じる必要があるが、2 つの単糖のヘミアセタール性ヒドロキシ基どうしでグリコシド結合している二糖はこれが生じないため還元性を示さない。代表的な二糖のうち、マルトース・セロビオース・ラクトースは還元性を示す。還元性を示さない二糖はスクロース(ショ糖)とトレハロースである。加水分解で得られる単糖は、スクロースがグルコースとフルクトース(互いに異なる 2 種類、物質量比 1:1)、トレハロースはグルコースのみ(同じ 2 分子)である。したがって「互いに異なる 2 種類の単糖が等しい物質量ずつ」に当てはまるのはスクロースである。確かめ:スクロース で、1 mol から各 1 mol ずつ生じ、還元性もない。