 |
УГЛЕВОДЫ. Химические свойства моноз. Пример решения задачи. На долю линейной формы в случае глюкозы приходится менее 0,002%
|
|
|
|
УГЛЕВОДЫ
Углеводы – это соединения общей формулы Cn(H2O)m. Они делятся на простые углеводы, или монозы, которые являются полиоксиальдегидами (альдозами) и полиоксикетонами (кетозами), и сложные (дисахариды и полисахариды).
Моносахариды в твердом состоянии находятся в циклической форме, а в растворе – в виде трех таутомерных форм, за счет существования цикло-цепной таутомерии.
На долю линейной формы в случае глюкозы приходится менее 0, 002%.
Глюкоза дает все типичные реакции альдегидов и спиртов.
Химические свойства моноз
В зависимости от типа реагента монозы вступают в реакции в линейной или циклической форме.
В состав сложных углеводов монозы входят только в циклической форме.
В зависимости от того, за счет каких гидроксилов происходит соединение двух моноз при образовании дисахаридов, различают восстанавливающие и невосстанавливающие сахара.
У восстанавливающего дисахарида в одной из циклических форм сохраняется гликозидный гидроксил, вследствие чего при растворении его в воде в результате цикло-цепной таутомерии появляется альдегидная группа, которая и дает реакцию серебряного зеркала.
У невосстанавливающего сахарида соединение двух моноз происходит за счет конденсации гликозидных гидроксилов. При растворении в воде таких дисахаридов цикло-цепная таутомерия отсутствует, поэтому такой дисахарид не может давать реакции по альдегидной группе. При гидролизе этих дисахаридов в кислых условиях происходит разрыв ацетальной связи. В образующихся монозах в результате цикло-цепной таутомерии появляется альдегидная группа, которую можно обнаружить с помощью реакции серебряного зеркала. Смесь глюкозы и фруктозы, которая образуется при гидролизе невосстанавливающего сахара – сахарозы, называется инвертированным сахаром, а сам процесс – инверсией сахарозы.
|
|
|
Пример решения задачи
Пример 1.
Напишите структурную формулу дисахарида, образованного двумя остатками α -глюкозы, которые связаны между собой 1, 4-гликозидной связью. Напишите структурную формулу продукта взаимодействия этого дисахарида с метиловым спиртом в присутствии хлороводорода. Могут ли эти соединения вступать в peaкцию «серебряного зеркала»? Напишите уравнения необходимых реакций.
Решение:
Молекулы α -глюкозы могут образовывать между собой связи с участием 1-го и 4-го углеродных атомов:
Выделением обозначен гликозидный гидроксил, который может замещаться на группу –ОСН3 при реакции с метанолом.
Благодаря наличию гликозидного гидроксила дисахарид α -глюкозы (мальтоза) может в водном растворе превращаться в линейную форму с альдегидной группой (подобно глюкозе), поэтому он дает реакцию серебряного зеркала (уравнение приведено в упрощенном виде):
NH3
С12Н22О11 + Аg2О → С12Н22О12 + 2Ag↓
Монометиловый эфир дисахарида α -глюкозы не содержит гликозидного гидроксила, поэтому он не может существовать в линейной форме и не вступает в реакцию серебряного зеркала.
Задачи для самостоятельного решения
1. Проведите классификацию следующих моносахаридов по числу атомов углерода и по типу группы C=O. По возможности назовите их.
2. Напишите структурную формулу дисахарида, образованного двумя остатками β -D-галактозы, которые связаны между собой 1, 4-гликозидной связью. Напишите структурную формулу продукта взаимодействия этого дисахарида с метиловым спиртом в присутствии хлороводорода. Могут ли эти соединения вступать в peaкцию «серебряного зеркала»? Напишите уравнения необходимых реакций.
|
|
|
3. С помощью каких реакций можно отличить сахарозу от мальтозы? Приведите необходимые уравнения реакций.
4. 
Напишите реакции D-фруктозы с: а) уксусным ангидридом; б) гидроксиламином; в) метанолом (в присутствии HCl); г) аммиачным раствором оксида серебра.
5. В чём заключается явление цикло-цепной таутомерии? Напишите формулы Хеуорса для фуранозных и пиранозных форм D-талозы:
6. Укажите во всех формулах полуацетальный (гликозидный) гидроксил. Чем различаются a- и b-аномеры моноз?
7. Какие гексозы изображены ниже? Назовите каждую структуру и постройте для неё формулу Фишера.
8. 
9. Напишите схему образования дисахарида: a-D-глюкопиранозил-b-D-фруктофуранозид (сахароза). Назовите исходные моносахариды. К какому типу дисахаридов относится сахароза?
10. В чём смысл явления мутаротации? Возможно, ли наблюдать это явление на примере сахарозы, мальтозы? В чём сходство и различие между этими дисахаридами в следующих химических реакциях: гидролиз, окисление реактивом Фелинга, образование метилглкозидов (реакция с метанолом в присутствии HCl)?
11. Осуществите приведённые ниже цепочки превращений и назовите все соединения:
11. Осуществите приведённые ниже цепочки превращений и назовите все соединения:
|
|
|
