Моносахариды: рибоза, дезоксирибоза, глюкоза, фруктоза

Моносахариды: рибоза, дезоксирибоза, глюкоза, фруктоза. Понятие о пространственных изомерах
Автор: SergeiMegan
30.06.2008 09:22 - Обновлено 01.07.2008 00:06
Моносахариды: рибоза, дезоксирибоза, глюкоза, фруктоза. Понятие о
пространственных изомерах углеводов. Циклические формы моносахаридов
В молекулах моносахаридов может содержаться от трех до девяти атомов углерода.
Названия всех групп моносахаридов, а также названия отдельных представителей
оканчиваются на -оза. В зависимости от числа атомов углерода в молекуле
моносахариды делятся на тетрозы, пентозы, гексозы и т.д. Наибольшее значение имеют
гексозы и пентозы.
Рибоза и дезоксирибоза
В природе часто встречаются пентозы. Из них большой интерес представляют рибоза и
дезоксирибоза, т.к. они входят в состав нуклеиновых кислот.
Название «дезоксирибоза» показывает, что по сравнению с рибозой в ее молекуле на
одну—ОН группу меньше.
Молекулы рибозы и дезоксирибозы могут иметь как линейное, так и циклическое
строение:
Важнейшими представителями гексоз являются глюкоза и фруктоза, на примере
которых рассмотрим строение, номенклатуру, изомерию и свойства моносахаридов.
Строение
Глюкоза и фруктоза являются изомерами и имеют молекулярную формулу С6Н12О6.
Строение моносахаридов было установлено с помощью реакций:
1) Восстановления глюкозы йодистым водородом, в результате этой реакции
образуется 2-иодгексан.
1/3
Моносахариды: рибоза, дезоксирибоза, глюкоза, фруктоза. Понятие о пространственных изомерах
Автор: SergeiMegan
30.06.2008 09:22 - Обновлено 01.07.2008 00:06
2) Глюкоза вступает в реакцию с аммиачным раствором оксида серебра, что говорит о
наличии в молекуле глюкозы альдегидной группы:
(С5Н11О5)СОН+2[Ag(NH3)2]OH(C5H11O5)COONH4+2Ag+3NH3+H2O
3) Глюкоза окисляется бромной водой в глюконовую кислоту:
(С5Н11О6)СОН+Br2+Н2O(С5Н11O5)СООН+2HBr
4) При взаимодействии глюкозы с гидроксидом меди происходит окрашивание раствора
в синий цвет — это качественная реакция для многоатомных спиртов. Количественные
эксперименты показали, что в молекуле глюкозы 5 гидроксильных групп. Таким образом,
глюкоза — это пятиатомный альдегидоспирт.
5) В молекуле фруктозы также установлено наличие 5 спиртовых групп, но при
энергичном окислении фруктоза образует две оксикислоты с двумя и четырьмя атомами
углерода. Такое поведение характерно для кетонов. Таким образом, фруктоза —
многоатомный кетоноспирт:
Следовательно, моносахариды — это многоатомные альдегидо- или кетоноспирты.
Однако ряд экспериментальных фактов не находит объяснения в рамках такого
строения моносахаридов:
1) моносахариды не дают некоторые реакции, характерные для альдегидов; в
частности, они не образуют бисульфитных соединений при взаимодействии с NaHSO3;
2) при измерении оптической активности свежеприготовленных растворов глюкозы
оказалось, что она с течением времени падает;
3) при нагревании моносахаридов с метиловым спиртом в присутствии HСl выпадает
кристаллический осадок гликозида, который легко гидролизуется с образованием одной
молекулы спирта.
Все эти факты нашли объяснение, когда предположили, что каждый моносахарид
может существовать в виде нескольких таутомерных форм. В растворе, кроме
развернутых цепей, существуют и циклические формы, которые образуются при
внутримолекулярном взаимодействии альдегидной группы и гидроксильной группы при
пятом атоме углерода:
2/3
Моносахариды: рибоза, дезоксирибоза, глюкоза, фруктоза. Понятие о пространственных изомерах
Автор: SergeiMegan
30.06.2008 09:22 - Обновлено 01.07.2008 00:06
образом:
Наличие
циклической
формы
объясняет
все
вышеприведенные
аномалии
1) визменение
находятся
растворах
вциклической
небольших
преобладают
циклические
формы
моносахаридов,
открытые
формы
2)
открытой
ибыли
оптической
формами.
активности
связано
с установлением
равновесия
между
Образование
гидроксила,
гидроксиды.
гликозидов.
отчетливо
Хеуорс
который
Поэтому
гликозидов
видны
предложил
отличается
он
иколичествах;
легко
кольцо,
объясняется
взаимодействует
изображать
ибольшей
заместители:
наличием
реакционной
циклические
со
гликозидного,
спиртами
способностью,
формы
с образованием
или
Сахаров
полуацетального
чемследующим
так,
остальные
чтобы
Циклические
Сахара
глюкопираноза;
фуранозами.
пятичленным
с альдегидной
шестичленным
формы
Глюкоза
циклом
циклические
моносахаридов
—
фруктофураноза.
пятичленным
циклом
формы
называются
могут
Сахаров
циклом
пиранозами,
—
скетогексоза.
пятичленным
глюкофураноза,
пять
например,
или
циклом
шесть
а фруктоза
глюкоза
называются
атомов
—
свгреческие
цикле.
Номенклатура
названия
числа
иили
атомов
изомерия
окончание
моносахаридов
-оза
(см.
Названия
выше).
моносахаридов
содержат
Наличие
кетоза.
Глюкоза
— атома
альдогексоза,
кетонной
группы
фруктоза
обозначается
—
прибавлением
слов
альдоза,
Изомерия
обусловлена
наличием:
1)
альдегидной
кетонной
группы;
2)
углерода;
3) асимметричного
таутомерии
(т.е.
равновесия
между
разными
формами
молекулы).
Получение
моносахаридов
результате
В
природе
реакции
глюкоза
фотосинтеза:
иисифруктоза
(наряду
ссодержать
другими
моносахаридами)
образуются
в
Исходя
свободном
меде
и т.д.
из этого
виде,
можно
например
фруктоза
вывод,
и глюкоза
что
ряд
моносахаридов
содержатся
в фруктах,
встречается
фруктоза
вполучают
природе
—в в
2)
гидролизом
Гидролиз
крахмала
полисахаридов.
в сделать
присутствии
Например,
серной
на производстве
кислоты:
глюкозу
чаще всего
3) Синтез
Неполное
спиртов.
4)
Бутлеровым
из вокисление
формальдегида
1861 г.): многоатомных
в присутствии
гидроксида кальция (предложен А. М.
Физические
свойства
Моносахариды
гигроскопичны,
реакцию
эфире
нерастворимы.
наводного
лакмус,
представляют
хорошо
большинство
растворимы
собой
—
в
сладкие
твердые
воде.
на
вещества,
вкус.
растворы
Всспирте
способные
растворяются
имеют
кристаллизоваться,
нейтральную
плохо,
в ее
Глюкоза
в
Из
—
бесцветное
кристаллическое
ее
выделяют
всВодные
виде
кристаллогидрата
сладкое
на
вкус,
С6Н12О6•Н2О.
хорошо
растворимо
Химические
свойства
Химические
функциональных
свойства
групп.
моносахаридов
обусловлены
наличием
всих
их
молекулах
различных
1.
Окисление
моносахаридов:
(С5Н11O6)СОН+2[Ag(NH3)2]OH(C6H11O5)COONH4+2Ag+3NH3+H2O
2.
Реакция
спиртовых
гидроксидов:
а)
взаимодействие
сраствора
гидроксидом
меди
(II)вещество,
образованием
алкоголята
меди
(II);
б)воде.
простых
эфиров;
в)
реакция
хлорангидридом:
образование
этерификации.
сложных
Например,
эфиров
при
взаимодействие
взаимодействии
глюкозы
карбоновыми
уксусной
кислотами
кислотой
—или
3. Образование
гликозидов
(см.
выше). микроорганизмов.
4.
моносахаридов
Брожение. Брожение
под
влиянием
— это
различных
сложный
процесс, при котором
Различают
происходит
брожение:
расщепление
а)
спиртовое:
Химические свойства глюкозы показаны также в табл. 41.
Применение
глюкозы
Глюкоза
биохимическому
накапливается
энергия
выделяется
—
ценный
в превращению,
процессе
питательный
медленно
фотосинтеза,
(см.
продукт.
этом
51).
высвобождается
который
В организме
она
энергия,
подвергается
ступенчато,
которая
исложному
поэтому
Большое
капусты,
же
глюкозы,
как
при
огурцов,
значение
например,
силосовании
скисании
имеют
при
производстве
кормов.
молока
Широко
происходит
брожения
пива.
используется
глюкозы.
молочнокислое
на
Например,
практике
брожение
при
спиртовое
квашении
глюкозы,
брожение
Фруктоза
Фруктоза
является
три
соответствующих
родственник»
3
раза
асимметрических
слаще
не
имеет
полиоксиальдегидом,
глюкозы).
глюкозы.
такую
атомов
атома
же,
Она
впроцессы
молекуле
как
углерода,
хорошо
ипри
глюкоза,
арис.
растворима
полиоксикетоном.
глюкозы.
причем
молекулярную
конфигурация
Итак,
в протекает
воде,
фруктоза
Молекула
имеет
формулу
у сладкий
—
них
фруктозы
изомер
(С6Н12О6),
такая
вкус
же,
«близкий
содержит
(примерно
как
но и утак в
Фруктоза
отличие
равновесие:
оттакже
глюкозы,
наиболее
в пятичленных.
часто встречается
В водных врастворах
циклических
фруктозы
формахимеет
(- или
место
-), но, в
Фруктоза и глюкоза в больших количествах содержатся в сладких фруктах, пчелином
меде.
3/3