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調查局三等申論題 113年 [醫學鑑識組] 有機化學

第 二 題

📖 題組:
下列有四種雙醣 A、B、C、D,請回答下列問題:(每小題 2 分,共 10 分) (圖示略,包含 A, B, C, D 四種雙醣結構)
題組圖片
📝 此題為申論題,共 5 小題

小題 (二)

那一個結構是纖維雙糖?

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辨識雙醣結構時,首先確認單醣單元的種類(葡萄糖 C4-OH 位於平伏向,半乳糖 C4-OH 位於直立向),接著判斷糖苷鍵的連接位置與立體構型(α 或 β)。纖維雙糖的核心特徵是「兩分子 D-葡萄糖」透過「β-1,4-糖苷鍵」結合。

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【答案】C 【解析】 纖維雙糖 (Cellobiose) 是由兩分子 D-葡萄糖 (D-Glucose) 以 β-1,4-糖苷鍵結合而成的雙醣。針對選項結構分析如下:

小題 (一)

那一個結構是麥芽糖?

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判定雙醣結構的核心在於確認「單醣單體的種類」與「糖苷鍵(glycosidic bond)的連接位置及立體化學(α 或 β)」。麥芽糖是由兩分子 D-葡萄糖藉由 α(1→4) 糖苷鍵鍵結而成,因此解題時需尋找左側葡萄糖 C1 氧原子呈軸向(向下,α-構型)並連接至右側葡萄糖 C4 的結構。

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【解題關鍵】判定單醣單元種類與糖苷鍵(glycosidic bond)的立體構型。 【解析】 麥芽糖(Maltose)由兩分子 D-葡萄糖(D-glucose)組成,單醣之間藉由 α(1→4) 糖苷鍵 連結。

小題 (三)

那一個結構是乳糖?

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解答本題需掌握常見雙醣的組成單醣結構與糖苷鍵類型。乳糖是由 $\beta$-D-半乳糖與 D-葡萄糖以 $\beta(1\rightarrow 4)$ 鍵結而成,解題時應先檢視左側非還原端單醣的 C4 羥基是否為軸向(朝上)以確認其為半乳糖,接著再確認 C1 鍵結是否為 $\beta$ 構型。

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【答案】D 【解析】

  1. 乳糖 (Lactose) 的化學系統命名為 $\beta$-D-galactopyranosyl-(1$\rightarrow$4)-D-glucopyranose,它是由一分子 $\beta$-D-半乳糖 (Galactose) 與一分子 D-葡萄糖 (Glucose) 透過 $\beta(1\rightarrow4)$ 糖苷鍵所構成。

小題 (四)

那一個結構是蔗糖?

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辨識常見雙醣時,首先觀察構成單醣的環狀結構(六元環或五元環)種類。蔗糖是唯一由「葡萄糖(六元環)+ 果糖(五元環)」組成的常見雙醣,透過此特徵可快速鎖定答案;進階則可進一步確認其 α,β(1→2) 雙異頭碳相連的非還原性糖苷鍵特徵。

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【答案】B 為蔗糖 (Sucrose)。 【解析】

  1. 結構特徵:蔗糖是由一分子 α-D-葡萄糖 (α-D-glucopyranose,六元環) 與一分子 β-D-果糖 (β-D-fructofuranose,五元環) 所組成。觀察題幹提供的四個選項,僅有 B 是由一個六元環與一個五元環構成,故可判定為蔗糖。

小題 (五)

其中那一個不是還原糖?

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判斷還原糖的關鍵在於尋找結構中是否含有「半縮醛(Hemiacetal)」或「半縮酮(Hemiketal)」,即異頭碳(Anomeric carbon)上是否有游離的羥基(-OH)。若雙醣的糖苷鍵是由兩個單醣的異頭碳互相鍵結形成,導致無游離的半縮醛/半縮酮結構,則該雙醣即為非還原糖。

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【解答】B 【解析】 一、判斷原則

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