Опыт 2. Реакции на карбонильные группы в моносахаридах

Необходимые реактивы и оборудование

1. Водяная баня.

2. Спиртовка.

3. Термометр (100°С).

4. Пробирки.

5. Глюкоза С₆Н₁₂О₆, 1%-ный раствор.

6. Реактив Фелинга.

7. Нитрат серебра AgNО₃, 1%-ный раствор.

8. Аммиак NH₃, 5%-ный раствор (в капельнице).

9. Гидроксид натрия NaОН, 10%-ный раствор.

Окисление моносахаридов гидроксидом меди (II) в щелочной среде (восстановление Сu(ОН)₂ глюкозой в присутствии NaOH)

К полученному в предыдущем опыте щелочному синему раствору сахарата меди добавьте несколько капель воды так, чтобы высота слоя жидкости составляла 20-22 мм. Нагрейте ее над пламенем спиртовой горелки, держа пробирку наклонно так, чтобы нагревалась только верхняя часть раствора, а нижняя оставалась для контроля без нагрева. Нагрейте только до кипения: не кипятите, так как глюкоза восстанавливает гидроксид меди (II) уже в таких условиях, т.е. без кипения. Через несколько секунд нагретая часть раствора меняет свой синий цвет на оранжево-желтый, так как образуется осадок гидроксида меди (II). При несколько большем содержании едкой щелочи или более продолжительном нагревании CuОН может отщепить воду и образовать желто-красный осадок оксида меди (I) Сu₂О:

 

Выделяющийся при восстановлении гидроксида меди (II) кислород идет на окисление глюкозы.

Окисление моносахаридов реактивом Фелинга

Налить в пробирку 2 мл раствора глюкозы. Затем добавить равный объем реактива Фелинга, содержимое пробирки перемешать и нагреть верхнюю часть раствора до начинающегося кипения. В верхней части жидкости в пробирке появится желтый осадок СuОН, переходящий в красный осадок Сu₂О, нижняя часть жидкости, которую не нагревали, остается синей.

Реактивом Фелинга пользоваться удобнее, чем гидроксидом меди (II), так как при нагревании смеси его с раствором моносахарида не происходит образования черного осадка оксида меди (II), маскирующее красный цвет осадка окиси меди (I). Реакция с фелинговой жидкостью протекает быстрее и более четко. Этой реакцией широко пользуются для качественного и количественного анализа моносахаридов и для отличия восстанавливающих дисахаридов от невосстанавливающих.

Напишите уравнение реакции окисления глюкозы в глюконовую кислоту реактивом Фелинга).

Окисление моносахаридов аммиачным раствором оксида серебра (реакция серебряного зеркала).

Сначала необходимо хорошо вымыть пробирку. Для этого в пробирке прокипятить (осторожно!) в течение 1-2 мин, около 5 мл 10%-ного раствора гидроксида натрия, а затем сполоснуть ее дистилированной водой. В вымытой пробирке приготовить аммиачный раствор оксида серебра: к 2-3 мл 1%-ного раствора АgNО₃ прибавить по каплям при встряхивании 5%-ный раствор NH₄OH до тех пор, пока образующийся сначала осадок полностью не расствориться. Избыток аммиака в растворе снижает чувствительность реакции. Полученный прозрачный бесцветный раствор (реактив Толленса) является реактивом, которым можно окислить глюкозу. Для этого добавьте к реактиву 1-1,5 мл 1%-ного раствора глюкозы и слегка подогрейте пробирку, держа ее над пламенем горелки, только до начала побурения раствора. Далее реакция идет без нагревания, и металлическое серебро выделяется либо в виде черного осадка, либо, если стенки пробирки были чисты, в виде блестящего зеркального налета. Отсюда и называется реакция «серебряного зеркала». Реакция восстановления оксида серебра:

Ag₂O ® 2Ag + O₂.

Освобождающийся при восстановлении оксида серебра кислород идет на окисление глюкозы. Процесс этот очень сложен и сопряжен с распадом глюкозы. Нужно помнить, однако, что в условиях лабораторного анализа получения зеркального налета отнюдь не является обязательным. Простое побурение бесцветного реактива уже является положительной реакцией.

Реакция восстановления аммиачного раствора оксида серебра глюкозой применяется в технике для серебрения зеркал. При этом большое значение имеет тщательная очистка поверхности стекла (обезжиривание).