Материал: 5093

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

содержат свободную альдегидную или кетонную группу. Циклическая форма образуется при переходе атома водорода гидроксильной группы, связанной с пятым (С5) или четвертым (С4) углеродом атома в молекуле глюкозы либо шестым (С6) или пятым (С5) атомом углерода в фруктозе, к кислороду карбонильной группы. Такой переход возможен потому, что, во-первых, карбонильная группа поляризована, а во-вторых, цепная молекула монозы в пространстве расположена так, что один из перечисленных гидроксилов находится рядом с кислородом карбонильной группы. Например, для глюкозы процесс циклизации можно представить так:

При этом возникает кислородный мостик и образуется новый гидроксил, который называют полуацетатным или гликозидным. Он резко отличается своими свойствами от других гидроксилов. Так, его водород легче, чем в других гидроксильных группах, замещается на алкил, образуется простой эфир. Но этот эфир также легко подвергается омылению, что противоречит свойству простых эфиров (устойчивость к гидролизу). В глюкозе глюкозидный гидроксил находится при первом (С1) углеродом атоме, а в фруктозе – при втором (С2). Предположение о циклическом строении моносахаридов было высказано впервые русским ученым А. А. Колли (1870), который также установил и пятиатомность глюкозы.

Пятичленные циклические формы моноз по номенклатуре Хеуорзса называют фуранозами (от названия пятичленного гетероцикла – фурана), а шестичленные циклические формы – пиранозами (от названия шестичленного гетероцикла – пирана).

Две формы моносахаридов – цепная и циклическая – являются таутомерными (кольчато-цепная таутометрия) и способны самопроизвольно переходить одна в другую в водных растворах. Такой переход совершается в зависимости от условий проведения реакций и характера реагентов. Например, глюкоза в водном растворе существует в трёх формах, способных переходить одна в другую: открытой (альдегидной) и двух циклических – пятичленной и шестичленной:

		52
Н 1	ОН	Н 1 О	Н 1		ОН
С		С		С
С		С		С
2		2	2
Н – С – ОН		Н – С – ОН	Н – С – ОН
3	О	3	3
3	О	3	3
НО – С – Н		НО – С – Н	НО – С – Н О
НО – С – Н		НО – С – Н	НО – С – Н О
4		4	4
Н – С		Н – С – ОН	Н – С – ОН
5		5	5
Н – С – ОН		Н – С – ОН	Н – С
6СН2ОН		6СН2ОН	6	СН2ОН
циклическая полу-		открытая (ацик-	циклическая полу-
ацетатная форма		лическая), или	ацетатная форма
(пятичленное, или		цепная, форма	(шестичленное, или
-оксидное, кольцо)		(альдегидная	-оксидное, кольцо)
		форма)

Фруктоза также существует в виде цепной кетонной и двух циклических форм – пятичленной и шестичленной:

1			1	1 СН2ОН
СН2ОН			СН2ОН	1 СН2ОН
	ОН		2	2 ОН
2 С			С = О	С
2 С			С = О	С
3			3	3
НО – С – Н			НО – С – Н	НО – С – Н
4		О	4	4
Н – С – ОН			Н – С – ОН	Н – С – ОН О
Н – С – ОН			Н – С – ОН	Н – С – ОН О
5			5	5
Н – С			Н – С – ОН	Н – С – ОН
Н – С			Н – С – ОН	Н – С – ОН
6			6	6
СН2ОН			СН2ОН	СН2

циклическая полуацетатная форма (пятичленное, или

-оксидное, кольцо)

открытая (ациклическая), или цепная, форма (кетонная форма)

циклическая полуацетальная форма (шестичленное, или)

-оксидное, кольцо)

Равновесие всех этих форм наблюдается только в водном растворе. Если равновесие нарушается, то одна форма переходит в другую. В кристаллическом состоянии монозы имеют циклическое строение – преимущественно шестичленное ( -оксидную форму).

Обычно для изображения изомеров моноз (в цепной форме) используют проекционные формулы Э. Фишера:

	СНО		СН2ОН
Н		ОН		О

			53
НО		Н	НО		Н
НО		Н	НО		Н
Н		ОН	Н			ОН
Н		ОН	Н			ОН
Н		ОН	Н			ОН
Н		ОН	Н			ОН
	СН2ОН			СН2ОН
D–глюкоза			D-фруктоза

Однако циклическую форму моносахаридов удобнее изображать в виде «перспективных» формул Хеуорзса:

Такое изображение позволяет видеть взаимное расположение атомов водорода и гидроксильных групп относительно плоскости кольца. При этом символы углеродных атомов опускаются. Для большей наглядности изображения часть плоскости кольца, обращенной к читателю, выделяют более жирными линиями.

Получение

В растениях углеводы образуются из диоксида углерода и воды в процесс фотосинтеза:

nCO2 + nH2O	hv	CnH2nOn + nO2

хлорофилл

Моносахариды можно получать и синтетическим путём.

1. Гидролиз ди- и полисахаридов – один из основных методов получения моносахаридов:

С12Н22О11 + Н2О 2С6Н12О6

дисахарид

(С6Н10О5)n + nН2О nС6Н12О6

полисахарид

2. Альдольная конденсация. Из формальдегида в присутствии гидроксида кальция можно получить сиропообразное сахаристое вещество. Этот продукт был впервые синтезирован А. М. Бутлеровым в 1861 г. Позже анализ показал,

что полученный густой сироп представляет собой рацемическую смесь D- и L- фруктозы:

ОСа(ОН)2

	6Н – С	С6Н12О6
		Н
3. Неполное окисление шестиатомных спиртов:
		СН2ОН
СН2ОН	СНО
		С = О
2(СНОН)4	(СНОН)4	+
		(СНОН)3
СН2ОН	СН2ОН
		СН2ОН
шестиатом-	альдогексоза	кетогексоза

ный спирт

Физические и химические свойства Физические свойства. Моносахариды – твёрдые кристаллические вещества,

обычно сладкого вкуса. Гигроскопичны, хорошо растворяются в воде, образуя растворы и сиропы. Водные растворы моносахаридов имеют нейтральную реакцию на лакмус. Оптически активны.

Химические свойства. Моносахариды проявляют свойства спиртов, карбонильных соединений и циклических полуацеталей. В открытой форме монозы участвуют в основном в реакциях, характерных для альдегидов и кетонов, а в циклической – для многоатомных спиртов. Но в некоторых реакциях могут одновременно участвовать различные формы моносахаридов.

При написании уравнений химических реакций мы будем приводить лишь ту форму моносахарида, которая участвует в данной реакции.

1. Восстановление (получение полиолов). Восстановление моносахаридов протекает подобно восстановлению обычных альдегидов и кетонов. Например, при осторожном восстановлении гексоз образуются шестиатомные спирты – гекситы. В качестве восстановителя обычно используют борогидрид натрия NaBH4, так как он, как и исходный моносахарид, растворим в воде.

При восстановлении D-глюкозы образуется D-сорбит, а D-фруктозы – D-

сорбит и D-маннит:

Н	О
	С		СН2ОН	СН2ОН	СН2ОН
Н – С – ОН [H] Н – С – ОН [H]				С = 0	[H] НО – С – Н
		(NaBH4)	(NaBH4)		(NaBH4)
НО – С – Н		НО – С – Н		НО – С – Н	НО – С - Н
Н – С – ОН			Н – С – ОН	Н – С – ОН	Н – С – ОН
Н – С – ОН			Н – С – ОН	Н – С – ОН	Н – С – ОН
	СН2ОН		СН2ОН	СН2ОН	СН2ОН
D-глюкоза			D-сорбит	D-фруктоза	D-маннит

2. Окисление. Моносахариды легко окисляются. В зависимости от характера окислителя могут образовываться одноосновные (альдоновые) или двухосновные (сахарные) гидроксикислоты. Так, при окислении глюкозы образуются:

СООН		СНО	СООН
Н – С – ОН		Н – С – ОН	Н – С – ОН
сильный окислитель		слабый окислитель
НО – С – Н (НNO3)	НО – С – Н		(НВrO) НО – С – Н
Н – С – ОН		Н – С – ОН	Н – С – ОН
Н – С – О		Н – С – ОН	Н – С - ОН
СООН		СН2ОН	СН2ОН
(глюкаровая кислота)		D-глюкоза	(альдоновая кислота)
D-сахарная кислота			D- глюконовая кислота

Альдоновые и сахарные кислоты вступают в типичные реакции гидроксикислот. Все моносахариды – восстанавливающие сахара. Для них характерна реакция «серебряного зеркала»:

Н	О
	С	COOH
Н – С – ОН		Н – С – ОН
НО – С – Н + 2[Ag(NH3)2]+OH		НО – С – Н + 2Ag + 2NH3 + H2O
Н – С – ОН		Н – С – ОН
Н – С – ОН		Н – С – ОН
	СН2ОН	СН2ОН
D-глюкоза		D-глюконовая кислота

Источник: https://studfile.net/preview/16710753/

Смотрите также:


ЦЕНОВАЯ ПОЛИТИКА ПРЕДПРИЯТИЯ НА ПРИМЕРЕ ООО «ДНС РИТЕЙЛ»
_archivetempпротивовоспалительные
- Обратный порядок следования фаз 4
- Сопротивление изоляции 25
!_Лабораторные_работы_1_сем_ОУТС
!Контрольная работа (задание)
!Фармакология препаратов для терапии заболеваний дыхательных путей
'Electronics Workbench' – алгоритм инструмента моделирования электронных схем
'Новая экономика': российская специфика