Моносахариды.

1.Глюкоза.

!!! содержится в соке винограда, меде, спелых фруктах

С₆Н₁₂О₆: - кристаллическое вещество

виноградный - без цвета, без запаха

сахар - Р в Н₂О

(греч. glуkus –

сладкий)

!* - в кристаллическом состоянии находится в циклической полуацетальной форме

- в растворе под влиянием растворителя часть молекулы переходит в линейную форму, которая вновь замыкается в другие циклические

Физические свойства:

- собой бесцветные кристаллические вещества

- сладкие на вкус

- хорошо Р в воде

- Н в эфире, плохо Р в спирте

- сладость моносахаридов различна (фруктоза слаще глюкозы в три раза)

¹ СНО ¹ СНО ¹ СН₂ОН

│ │ │

Н - *С² – ОН Н – *С² – ОН С² = О

│ │ │

Н – *С³ – ОН НО – *С³ – Н НО- *С³ – Н

│ │ │

Н –* С⁴ – ОН Н – *С⁴ – ОН Н- *С⁴ – ОН

│ │ │

С⁵Н₂ОН Н – *С⁵ – ОН Н – *С⁵ - ОН

│ │

С⁶Н₂ОН С⁶Н₂ОН

D- рибоза D- глюкоза D – фруктоза

!* почти все встречающиеся в природе моносахариды относятся к

D –ряду

!* для перехода от моносахарида D – ряда к моносахариду

L – ряда необходимо изменить конфигурацию всех ассиметрических атомов «С» на противоположную:

СНО СНО

│ │

Н – С* – ОН НО - С* - Н

│ │

НО – С* – Н Н – С* – ОН

│ │

Н – С* – ОН НО – С* – Н

│ │

Н – С* – ОН НО – С* – Н

│ │

СН₂ОН СН₂ОН

D - глюкоза L- глюкоза

Рассмотренные выше структуры являются ациклическими. Моносахариды могут существовать в циклических формах. Циклические формы образуются в результате взаимодействия карбонильной группы и одной из гидроксильных групп с образованием внутренних полуацеталей.

2.Структура моносахаридов.

!* для изображения строения - проекционные формулы Фишера

В формулах Фишера цепь углеродных атомов располагается в одну линию

!* нумерация цепи: альдозы – с атома углерода альдегидной группы

кетозы – с крайнего атома углерода, к которому ближе кетогруппа

!* атомы «Н» и группы – ОН у ассиметрических атомов «С» располагаются слева и справа от углеродной цепи

!* в зависимости от пространственного расположения атомов «Н» и ОН-групп у 4 -го атома «С» у пентоз и 5 – го атома «С» у гексоз моносахариды относят к D – (если ОН- группа располагается справа от цепи) или L – ряду

! * циклические формулы принято изображать перспективными формулами Хеуорса

!* в циклических формах моносахаридов появляется еще один ассиметричекий атом «С» - аномерный

СН₂ОН СН₂ОН

Н О Н Н О ОН

ОН Н

НО ОН

Н ОН Н ОН

________________________________________________________

аномеры

α – D – глюкопираноза β – D – глюкопираноза

!* аномеры не могут непосредственно превращаться друг в друга; переход от одного аномера к другому возможен только через промежуточное образование ациклической формы моносахарида

О O

// Т⁰ //

СН₂ОН – (СНОН)₄ – С + 2Cu(OH)₂ → СН₂ОН – (СНОН)₄ – С +

\ \

Н OH

глюконовая кислота

+ Cu₂O↓ + H₂O

красный

2.2. Окисление под действием сильных окислителей

СНО СООН

│ │

Н – С – ОН Н - С - ОН

│ HNO₃, T⁰C │

Н О – С – Н НО – С – Н

│ │

Н – С – ОН Н – С – ОН

│ │

Н – С – ОН Н – С – ОН

│ │

СН₂ОН СООН

глюкаровая кислота

2.Свойства многоатомных спиртов.

1. Взаимодействие с Cu(OH)₂ на холоду

С₆Н₁₂О₆ + Cu(OH)₂ → ярко-синий раствор глюконата меди (II)

2. Взаимодействие со спиртами с образованием гликозидов

СН₂ОН СН₂ОН

Н О Н Н О Н

+ СН₃ОН → + Н₂О

ОН О – СН₃

НО ОН

Н ОН Н ОН

α - глюкоза метил - α - глюкозид

условия: HCl (↑), T⁰C

2. Химические свойства.

!* С₆Н₁₂О₆ – альдегидоспирт

1.Свойства альдегидов.

1.Восстановление

О

// Ni

СН₂ОН – (СНОН)₄ – С + Н₂ → СН₂ОН – (СНОН)₄ – СН₂ОН

\ сорбит (гексаол)

Н

2.Окисление

2.1.Окисление под действием слабых (мягких) окислителей

О O

// Т⁰ //

СН₂ОН – (СНОН)₄ – С + Ag₂O → СН₂ОН – (СНОН)₄ – С + 2 Ag↓

\ \

Н OH

глюконовая кислота

3.Специфические свойства.

Брожение (ферментация).

!* брожение – сложный многостадийный биохимический процесс

1. Спиртовое брожение

!* при участии дрожжей рода Sacharomyces и некоторых видов бактерий

дрожжи

С ₆Н₁₂О₆ 2 С₂Н₅ОН + 2 СО₂↑

Этот вид брожения используют для получения этилового спирта, в виноделии, пивоварении, приготовлении теста при выпечке хлеба.

2.Молочнокислое брожение

!* реакция осуществляется некоторыми бактериями семейства Lactobacteriaceae

О

//

С₆Н₁₂О₆ → 2 СН₃ – СН – С

│ \

ОН ОН

молочная кислота

Этот вид брожения происходит при получении различных молочнокислых продуктов (кефира, кумыса, творога, мягкого сыра), квашении овощей, силосовании кормов для животных

3.Маслянокислое брожение

!* реакция происходит под действием спорообразующих бактерий рода Clostridium

О

//

С₆Н₁₂О₆ → СН₃ – СН₂ – СН₂ – С + 2СО₂↑ + 2Н₂↑

\

ОН

масляная кислота

Маслянокислое брожение приводит к порче различных пищевых продуктов, к вспучиванию банок с консервами.

4.Лимоннокислое брожение

СООН

│

С₆Н₁₂О₆ +2 О₂ → НООС – СН₂ – С – СН₂ – СООН + 2Н₂О

│

ОН

лимонная кислота

5.Ацетоново-бутиловое брожение

С₆Н₁₂О₆ → С₄Н₉ОН + СН₃ – С – СН₃ + 4Н₂↑ + 5СО₂↑

║

О

бутанол ацетон

6.Метановое брожение

!* осуществляется метанобразующими бактериями, которые превращают спирты и органические кислоты, образованные при расщеплении углеводов, в метан

(С₆Н₁₀О₅)_n → n C₆H₁₂O₆ → CH₃OH → CH₄↑ + CO₂↑ + H₂O

целлюлоза D-глюкоза метанол метан

Метанобразующие бактерии обитают в болотах, где образуют «болотный газ» (метан), в отстойниках очистных сооружений (образующийся метан используется как топливо), а также являются составной частью флоры рубца жвачных животных.