 |
Реакции циклических форм моносахаридов.
|
|
|
|
Моносахариды циклических структур являются многоатомными спиртами с более кислыми гидроксилами, чем группы ОН в алканолах. Моносахариды вступают во многие реакции своими гидроксильными группами.
1.Сахараты.
Реагируя с основаниями, моносахариды образуют алкоголяты, называемые сахаратами. Подобно глиерину, моносахариды растворяют гидроксид меди (II), образуя окрашенный в синий цвет комплекс сахарата меди. Эта реакция служит одним из доказательств многоатомности сахаратов.
2.Гликозиды.
Под влиянием гетерокислородного атома активными, наиболее реакционноспособными, являются гликозидные гидроксилы. Производные сахаров, в которых гликозидная часть молекулы связана через атом кислорода (или другие гетероатомы, например атомы серы, азота) с группой R органического соединения, называются гликозидами. Органическая часть R называется агликоном.
3.Алкилирование моносахаридов.
Гликозидный гидроксил моносахаридов вступает в реакции этерификации с другими гидроксилсодержащими соединениями, образуя гликозиды. В присутствии минеральных кислот или ферментов гликозидный гидроксил реагирует со спиртами, образуя простые эфиры, называемые ацеталями. При этом остальные гидроксилы моносахарида остаются незатронутыми. В свою очередь гликозиды в отличие от простых эфиров легко гидролизуются ферментативно или в кислой среде, превращаясь в исходные моносахариды и соответствующие спирты. Например:
a-D-глюкопираноза 1-метил-a-D-глюкопиранозид
В реакциях с аминами гликозидный гидроксил замещается на аминогруппу, образуя N-гликозиды. Например:
b-D-глюкопираноза N-этил-b-D-глюкопиранозиламин
|
|
|
Гликозиды широко распространены в природе и имеют важное биологическое значение. В частности, гликозиды находятся во многих лекарственных растениях, которые используются в медицине. N-гликозиды (нуклеозиды) являются составными частями нуклеиновых кислот. При действии на моносахариды более сильных алкилирующих агентов можно осуществить исчерпывающее алкилирование, при котором атомы водорода всех гидроксилов замещаются на алкильные группы. Например:
диметилсульфат пентаметил-
-a-D-глюкопираноза
(или метил-2,3,4,6-тетраметил-a-D-глюкопираноза)
В пентаметилглюкопиранозе метильные группы различаются по химической активности, Именно, гликозидная метоксигруппа в отличие от остальных метоксигрупп легче подвергается кислотному и ферментативному гидролизу. При этом пентаметилглюкопираноза превращается в тетраметилглюкопиранозу. Последняя, имея гликозидный гидроксил, может изомеризоваться в альдегидную форму и затем в аномер.
2,3,4,6-тетраметил-
-a-D-глюкопираноза
4.Ацилирование.
Моносахариды при взаимодействии с ангидридами и галогенангидридами карбоновых кислот образуют сложные эфиры. Например:
Особый интерес представляют сложные эфиры фосфорной кислоты глюкозы и фруктозы:
6-фосфат-D-глюкопиранозы 1,6-дифосфат-
-D-фруктофуранозы
Эти эфиры имеют большое значение, поскольку являются промежуточными продуктами биосинтеза углеводов в организмах растений, участвуют в процессах брожения углеводов и в других важных биологических процессах.
Брожение.
Брожение или ферментация – процесс разложения углеводов на более простые соединения под влиянием ферментов, выделяемых микроорганизмами. В большинстве случаев брожение сопровождается выделением газообразных продуктов (СО2, Н2 и др.). В зависимости от образующихся главных продуктов различают следующие виды брожения: спиртовое, молочно-кислое, лимонно-кислое, масляно-кислое, глицериновое и др. (схема 5).
|
|
|
Виды брожения гексоз.
½
¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾
¯ ¯ ¯
маслянокислое молочнокислое
СН3-СН2-СН2СООН СН3-СН-СООН
½масляная кислота ОН
молочная кислота
лимоннокислое
НООС-СН2-С(ОН)-СН2-СООН
½
СООН
лимонная кислота
Схема 5.
Брожению подвергаются сахара с числом углеродных атомов, кратным трем. Особенно важное значение имеет спиртовое брожение. Под влиянием энзима зимазы, содержащейся в дрожжах, и катализаторов гексозы бродят, образуя в качестве главного продукта этанол. Процесс изображается общей схемой:
В организме человека постоянно происходят процессы биохимического расщепления моносахаридов. Так, при сокращении мускулов в результате расщепления сахаров образуется молочная кислота.
Брожение широко используется в пищевой промышленности. Подробное изучение процессов брожения углеводов рассматривается в курсе биохимии.
|
|
|
