Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьшения длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...
Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...
Топ:
Теоретическая значимость работы: Описание теоретической значимости (ценности) результатов исследования должно присутствовать во введении...
История развития методов оптимизации: теорема Куна-Таккера, метод Лагранжа, роль выпуклости в оптимизации...
Характеристика АТП и сварочно-жестяницкого участка: Транспорт в настоящее время является одной из важнейших отраслей народного...
Интересное:
Как мы говорим и как мы слушаем: общение можно сравнить с огромным зонтиком, под которым скрыто все...
Национальное богатство страны и его составляющие: для оценки элементов национального богатства используются...
Финансовый рынок и его значение в управлении денежными потоками на современном этапе: любому предприятию для расширения производства и увеличения прибыли нужны...
Дисциплины:
2021-03-17 | 471 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Тема. «Химические свойства моносахаридов и их производных»
Теоретическая часть
Моносахариды обладают богатыми функциональными возможностями и поэтому только в классических моносахаридах можно выделить следующие реакционные центры (а в неклассических моносахаридах, кроме альдитов, их ещё больше):
Циклические формы Ациклическая форма
Полуацетальная гидроксильная группа | ||
Спиртовые гидроксильные группы (остальные ОН) | Карбонильная группа ациклической формы | |
СН- кислотный центр – атом С-2 в альдозах (выделен курсивом) |
Среди альдоз и кетоз наибольшее значение имеют глюкоза и фруктоза соответственно.
Глюкоза представляет собой бесцветные, сладкие на вкус кристаллы, хорошо растворимы в воде; оптически активна и вращает плоскость поляризованного света вправо. Имеет два оптических антипода: .Самая распространенная в природе - , поэтому ее называют ещё декстрозой.
Фруктоза по биологическим свойствам занимает в числе природных сахаров заметное место, в 1,7 раза слаще, чем сахар и в природе распространена в виде , в природе не встречается. Фруктоза вращает плоскость поляризованного луча влево, поэтому ее называют еще левулезой (другие названия – фруктовый или плодовый сахар, ).
Оптическая изомерия
Кольчато-цепная таутомерия
В растворе и существуют в виде пяти таутомеров: и пиранозных и фуранозных циклических форм и оксоформы. В растворах они чаще встречаются в циклической форме.
|
При повышении концентрации глюкозы в крови она появляется в моче, в то время как при нормальном содержании это обнаружить не удается.
|
При поступлении в организм фруктоза всасывается в 2,3 раза медленнее глюкозы, не давая резких подъемов концентрации в крови, ее содержание в крови человека, по данным разных авторов, колеблется от 2 до 9 мг%, высокие ее концентрации обнаруживаются в крови плода, по сравнению с кровью матери (не получило научного объяснения). Снижение ее содержания в крови зависит от скорости включения в органы и ткани, а также от скорости перехода в глюкозу. Одним из положительных свойств фруктозы является ее способность к образованию и депонированию гликогена в печени, что нормализует гомеостаз глюкозы в организме и предупреждает развитие гипогликемии. Введенная в кровь фруктоза утилизируется эффективнее, чем глюкоза — 80-90 % ее превращается в гликоген, а остальная часть расщепляется с образованием молочной кислоты. Применение фруктозы целесообразно в условиях стресса, когда повышается активность контринсулярных гормонов, нарушающих усвоение глюкозы.
Качественные реакции.
I. Доказательство наличия -ОН групп
Моносахариды, подобно глицерину, в водных растворах взаимодействуют со свежеобразованным гидроксидом меди с образованием сахаратов ярко-синего цвета, которые устойчивы, так как являются хелатными комплексами катиона меди.
II. Реакции с участием карбонильной группы-
а)Альдозы. Р еакции мягкого окисления углеродного атома альдегидной группы катионами и (окислители) лежат в основе таких качественных реакций на альдозы, как 1) реакция «серебряного зеркала» (реактив Толленса - ) или 2) реакция образования красно-кирпичного цвета (реактив Фелинга –раствор калиево-натриевой соли винной кислоты или тартрат - ионы), или 3) реактив Бенедикта – цитратный (соли лимонной кислоты) комплекс или цитрат- ионы. Тартрат и цитрат – ионы используют для стабилизации .
|
|
Продукты окисления альдегидной группы альдоз называются гликоновыми кислотами.
|
Экспериментальная часть
Вопрос.
1. Какая качественная реакция является общей для всех углеводов и почему?
Дисахариды стр. 400- 405
Природные дисахариды (биозы) состоят из двух одинаковых или разных моносахаридных остатков и представляют собой О-гликозиды (полные ацетали), в которых один из моносахаридных остатков выполняет роль агликона.
Мальтоза, лактоза и целлобиоза относятся к восстанавливающим дисахаридам, поскольку у них имеется свободный полуацетальный гидроксил. Сахароза не обладает восстанавливающими свойствами, поскольку при ее образовании оба моносахарида участвуют своими полуацетальными гидроксилама и оксо-форма (открытая) не образуется. При гидролизе сахарозы образуется фруктоза, дающая качественную реакцию – реакцию Селиванова.
Номенклатура
В названии дисахарида «первая» молекула приобретает суффикс -озил, а у «второй» сохраняется суффикс -оза. Кроме того, в полном названии указываются конфигурации обоих аномерных атомов углерода.
Мальтоза
Мальтоза восстанавливает реактив Фелинга, растворы ее мутаротируют.
Растворы ее мутаротируют.
При гидролизе сахарозы происходит изменение угла вращения поляризованного света. Сахароза — правовращающий дисахарид (+66,5°), при гидролизе образуются фруктоза (-92°) и глюкоза (+52,5°). Разница между углом вращения поляризованного света сахарозы и ее гидролизата составляет 0°. Это явление называют инверсией сахара, а смесь глюкозы и фруктозы — инвертным сахаром. Природные инвертные сахара содержатся в мёде. Сладость сахарозы принята за 1,0, тогда фруктоза имеет сладость 1,73, глюкоза — 0,74, сорбит — 0,6, маннит — 0,4. Наиболее известный природный трисахарид — рафиноза, состоящая из остатков фруктозы, глюкозы и галактозы. Рафиноза в большом количестве содержится в сахарной свекле. Олигосахариды растительных тканей более разнообразны по своему составу, чем олигосахариды животных тканей.
Изменение окраски осадка, наблюдаемое в процессе реакции, объясняется различной степенью окисления меди:
б) Восстановительные свойства глюкозы (реакция с реактивом Фелинга)
Уравнения реакций:
|
в) Восстановительные свойства глюкозы или фруктозы (реакция «серебряного зеркала, реактив Толленса)
Или
Углеводы (УГ)
1. Определение, биологическая роль
Термин «углеводы введен профессором Тартуского университета К. Шмидтом, в 1844 г.
Углеводы (сахара) – это обширный класс органических соединений, к котору относятся полиоксикарбонильные соединения и их производные.
В растениях УГ составляют до 80% сухой массы, а в животных организмах – не более 2% сухой массы.
Биологическая роль
Классификация углеводов
Углеводы подразделяют по способности к гидролизу (м оносахариды не гидрализуются).
По физико-химическим свойствам углеводы делят на:
◊ нейтральные содержащие только гидроксильные и карбонильные группы;
◊ основные включающие кроме названных аминогруппу (аминосахара) – см ниже;
◊ кислые, ее держащие кроме гидроксильных и карбонильных групп карбоксильные группы.
Стереоизомерия
В молекулах открытых форм пентоз и гексоз содержится от двух до четырех асимметрических атомов углерода (показаны звездочками на схеме ___), поэтому одной и той же структурной формуле соответствуют несколько стереоизомеров — энантиомеро в и диастереомеров. Так, число стереоизомеров альдопентоз равно 8 (, где п = 3), среди которых 4 пары энантиомеров. У альдогексоз будет уже 16 стереоизомеров, т. е. 8 пар энантиомеров, так как в их углеродной цепи содержится четыре асимметрических атома углерода (т.е. 4 разных заместителя).
Альдопентоза Альдогексоза
Оптическая активность
Природные моносахариды обладают оптической активностью – свойством вращать плоскость поляризованного света. Любой моносахарид с конкретными физическими свойствами характеризуется специфической величиной – удельным вращением .
При длительном стоянии растворов сахаров удельное вращение меняется.
Следует подчеркнуть, что стереохимические символы D и L никак не связаны с вращением плоскости поляризованного света вправо или влево, которое обозначается знаками (+) или (-) и определяется экспериментально. Например, принадлежащие к одному стереохимическому ряду две альдопентозы — D-рибоза и D-ксилоза — имеют разные знаки оптического вращения.
|
4.7. Наиболее важные триозы, пентозы, гексозы
.
Таутомерия
Циклические и открытые формы моносахаридов находятся в растворе в динамическом (таутомерном) равновесии, и такой вид таутомерии называется кольчато-цепной или цикло-оксо-таутомерией:
4.9. Циклические формы сахаров -
это результат циклизации открытой формы (хотя на самом деле в основном происходит обратное раскрытие циклической формы).
Стереоизомеры, отличающиеся конфигурацией атома С-1 альдоз или С-2 кетоз в их циклической форме, называются аномерами, а сами атомы углерода называются аномерным центром.
Для моносахаридов D-ряда конфигурацию аномерного центра обозначают α, если полуацетальный гидроксил расположен справа от углеродной цепи, и β — если эта группа находится слева.
Группа ОН, появившаяся в результате циклизации, является полуацетальной. Она называется еще гликозидной гидроксильной группой
1) Формула Колли—Толленса
Формулы Хеуорса
Более наглядными являются формулы Хеуорса, в которых пиранозные и фуранозные циклы изображаются в виде плоских многоугольников, лежащих перпендикулярно плоскости рисунка. При написании структурных формул, по Хеуорсу, - ОН группа при С-1 будет расположена ниже плоскости кольца в -форме и выше в - .
Альдегидная группа может приблизиться к спиртовой группе атома углерода, так как атом кислорода карбонильной группы несет на себя частичный отрицательный заряд, а атом водорода спиртовой группы- частичный положительный заряд. При этом осуществляется своеобразный химический акт: происходит разрыв π связи карбонильной группы, к атому кислорода присоединяется водород, а кислород спиртовой группы с атомом углерода замыкают цикл.
Примечание. Связи С-С, находящиеся ближе к наблюдателю, для наглядности иногда показывают жирной линий, хотя это не обязательно..
Цикл изображается плоским.
Конформация
Однако формулы Хеуорса не отражают пространственного расположения атомов в молекуле сахаров. В природе пиранозное кольцо не является плоским и может возникнуть большое число конформаций: шесть в форме «лодки» и две в форме «кресла». Форма «кресла» является более устойчивой, и, по-видимому, она преобладает в большей части природных углеводов.
Аномерный эффект- это стремление RO-группы занять не экваториальное, а аксиальное положение.
Мутаротация
Изменение во времени угла вращения плоскости поляризации света растворами углеводов называется мутаротацией (от лат. - много вращений)
|
D-глюкоза в водном растворе представлена главным образом пиранозными формами (64% и 36% -аномеров, рис.). Открытая и фуранозные формы присутствуют в ничтожно малых количествах (менее устойчивы), но важно отметить, что взаимные переходы циклических форм друг в друга осуществляются через открытую форму моносахарида.
С помощью таутомерии легко объясняется изменение во времени угла оптического вращения свежеприготовленных растворов моносахаридов. Например, сначала в водном растворе -D-глюкопираноза имеет значение удельного вращения [ ] +112°, а -D-глюкопираноза - + 19°. Через некоторое время в обоих случаях достигается одно и то же постоянное значение [ ]+ 52,5°. Для D- глюкозы мутаротация сводится фактически к установлению равновесия между и -пиранозными формами через открытую форму.
Дезоксисахара
Аминосахара
Сиаловые кислоты (нейраминовая)
2. На какие классы подразделяются углеводы.
3. Какая качественная реакция является общей для всех углеводов и почему?
4. С помощью каких реакций можно доказать наличие в молекулах углеводов гидроксильных групп? Приведите примеры.
5. Напишите формулы открытых форм глюкозы, фруктозы, рибозы, дезоксирибозы.
6. Какие виды изомерии имеют место у моносахаридов? Сколько оптических изомеров соответствует глюкозе?
7. Напишите циклические формулы (по Хеуорсу) .
8. Какие два типа дисахаридов известны? Чем они отличаются по строению и свойствам?
9. Какие углеводы относят к гомо- и гетерополисахаридам? Приведите примеры
10. Какие продукты обнаруживаются при гидролизе сахарозы, крахмала, целлюлозы? Какой вывод можно сделать о строении данных соединений?
11. Будет ли сахароза взаимодействовать с фелинговой жидкостью?
12. Почему крахмал и гликоген не дают положительной реакции с фелинговой жидкостью?
Тема. «Химические свойства моносахаридов и их производных»
Теоретическая часть
Моносахариды обладают богатыми функциональными возможностями и поэтому только в классических моносахаридах можно выделить следующие реакционные центры (а в неклассических моносахаридах, кроме альдитов, их ещё больше):
Циклические формы Ациклическая форма
Полуацетальная гидроксильная группа | ||
Спиртовые гидроксильные группы (остальные ОН) | Карбонильная группа ациклической формы | |
СН- кислотный центр – атом С-2 в альдозах (выделен курсивом) |
Среди альдоз и кетоз наибольшее значение имеют глюкоза и фруктоза соответственно.
Глюкоза представляет собой бесцветные, сладкие на вкус кристаллы, хорошо растворимы в воде; оптически активна и вращает плоскость поляризованного света вправо. Имеет два оптических антипода: .Самая распространенная в природе - , поэтому ее называют ещё декстрозой.
Фруктоза по биологическим свойствам занимает в числе природных сахаров заметное место, в 1,7 раза слаще, чем сахар и в природе распространена в виде , в природе не встречается. Фруктоза вращает плоскость поляризованного луча влево, поэтому ее называют еще левулезой (другие названия – фруктовый или плодовый сахар, ).
Оптическая изомерия
Кольчато-цепная таутомерия
В растворе и существуют в виде пяти таутомеров: и пиранозных и фуранозных циклических форм и оксоформы. В растворах они чаще встречаются в циклической форме.
|
|
|
Наброски и зарисовки растений, плодов, цветов: Освоить конструктивное построение структуры дерева через зарисовки отдельных деревьев, группы деревьев...
История развития хранилищ для нефти: Первые склады нефти появились в XVII веке. Они представляли собой землянные ямы-амбара глубиной 4…5 м...
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...
Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!