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[Ⅲ〕 次の文を読み, 問い (1) ~ (8) の答えを解答用紙 (二)の〔Ⅲ〕の該
当する欄に記入せよ。
糖類はカルボニル基をもつ多価アルコールであり, 代表的な糖であるグル
コース(C6H12O6)はブドウ糖ともよばれ, 1747年に干しぶどうから単離さ
れた。ドイツの化学者エミール・フィッシャーは, (a) グリセリン
(1,2,3-プロパントリオール) を臭素で酸化すると, グリセリンの第一級ア
ルコールの部分が酸化されたAと第二級アルコールの部分が酸化されたB
が得られ,互いに構造異性体の関係にあるAとBは, アルカリ性の水溶液
中で反応して, 6個の炭素原子からなる糖ができることを発見した。 これ以
外にも、糖の反応や構造に関する重要な研究を多く行い、 1902年にノーベ
ル化学賞を受賞している。
糖の分類として, それ以上小さな化合物に加水分解できない糖を単糖とい
う。直鎖状のアルカンの1つの炭素原子がカルボニル基になり,ほかの炭素
原子にヒドロキシ基が結合したものが,単糖の基本的な構造である。 末端の
炭素原子がホルミル基のものを(あ), 末端以外の炭素原子がカルボニ
ル基のものを ( い ) とよぶ。 単糖は,分子中に含まれる炭素原子の数に
よってさらに分類され,たとえば, (b) 炭素原子の数が5個のものを五炭
糖,6個のものを六炭糖とよぶ。 下線部 (a) のAとBは,単糖の一種で、
下線部 (b)の炭素原子の数による分類では,どちらも(う)である。
グルコースは,六炭糖 (ヘキソース) であり、 水溶液中では、鎖状構造のも
のと六員環構造のものが存在している。 鎖状構造のグルコースは,不斉炭素
原子を(え) 個もち, 六員環構造のものは,不斉炭素原子を(お)
個もっている。2個の単糖が脱水縮合したものを( か ),(c) 多数の単
糖が脱水縮合して連なったものを ( き )という。
木など植物の細胞壁は,多数のグルコースが脱水縮合で連なったセルロー
ス,五炭糖のキシロースなどが連なったヘミセルロース, 芳香族の構造をも
つリグニンからなっている。 このうち, (d) セルロースは,植物によって1
年間に地球上で 10' ~ 1015 kg つくられ,バイオマスとよばれる重要な資源
である。 しかし、セルロースは,加熱しても軟化せず、多くの溶媒に溶けに
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くいので,プラスチックのような加工が困難である。 セルロースを濃い水酸
化ナトリウム水溶液に浸し、これを二硫化炭素と反応させ,その後薄い水酸
化ナトリウム水溶液に溶かすと(く)とよばれる粘性のある赤褐色のコ
ロイド溶液になる。これを希硫酸中に押し出すと(け)とよばれる繊維
が得られる。また,(く)を薄膜状のセルロースに再生したものは,
(こ)とよばれテープや包装材に使われる。 (e) セルロースを無水酢酸
と少量の硫酸と反応させると, セルロースのすべてのヒドロキシ基がアセチ
ル化されて(さ)とよばれる物質になる。
(1) 文中の空欄(あ)~(う),(か)~ ( さ )にあては
まる最も適切な語句,空欄(え),(お)にあてはまる最も適
切な数値を答えよ。
(2) 下線部(a) のAとBの構造式を例にならって記せ。
(3) 下線部(c)において,炭素原子をn個含む単糖が2個脱水縮合し
た糖の分子式は C22 (H2O) 2月1-1, 個脱水縮合した糖の分子式は,
Ck (H2O), で表される。 k, l をm,nを用いて表せ。 また、この分子
式において,m が大きくなると酸素と炭素の物質量の比(1/k)は,
どのような値に近づくか, n を用いて表せ。
(4) キシロースの分子式を答えよ。
(5) 下線部(d) において, 1.0 × 1015kg のセルロースがすべて光合成
で得られたグルコースからできたものとして,何kgの二酸化炭素が
セルロースに変換されたか, 有効数字2桁で答えよ。 ただし、セルロ
ースの分子量は十分に大きいものとする。
(6) 下線部(e)の(さ)の分子式は,セルロースの重合度をdと
してCHOCOCH3) 3)」で表される。 a, b, c にあてはまる整数
を答えよ。
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