Качественные реакции на углеводы

Биологическая химия

Качественные реакции на углеводы

Реактивы, оборудование и исследуемый материал: NaOH (5% - ный раствор), CuS0₄ (5% - ный раствор), резорцин, НС1 (25% • ный раствор), реактив Барфеда (6,5 г Cu(CH₃ COO)2 растворяют в 100 мл горячей воды (t = 70°С), смесь фильтруют и к фильтрату прибавляют 1 мл ледяной СН₃СООН), раствор Люголя(0,3 г иода и 0,6 г йодистого калия растворяют в 15 мл дистиллированной воды и затем разбавляют водой до объема 100 мл), пробир-ки, пипетки, стекчянные палочки, водяная баня, глюкоза (5% - ный раствор), фруктоза (5% - ный раствор), лактоза (5% - ный раствор), мальтоза (5% - ный раствор), крахмал (0,1% - ный раствор). Реактив Ниландера (в фарфоровой ступке смешивают 2 г нитрата висмута и 4 г сегнетовой соли; при тщательном растирании добавляют небольшими порциями 10 мл 10% раствора гидроксида натрия; фильтруют; хранят в склянке темного стекла на холоде). Р еактив Селиванова (0,05 г резорцина растворяют в 100 мл разбавленной (1:1) соляной кислоты). Реак­тив Бенедикта. Отдельно готовят два раствора: I — в 600 мл теплой воды растворяют 100 г безводного лимоннокислого натрия и 90 г безводного углекислого натрия. Нагревают до полного растворения солей; II — в 100 мл воды растворяют 17,3 г сернокислой меди (С uSO₄·5Н₂0). Оба раствора сливают вместе и долива­ют водой до 3 л. Реактив весьма устойчив.

Орциновый реактив: 0,25 г орцина растворяют в 125 мл 30%-ной соляной кислоты. К раствору добавляют 1 мл 10%-ного раствора хлорного железа. Хранят в склянке оранжевого стекла, плотно укупоренной.

МОНОСАХАРИДЫ

Редуцирующая способность альдоз и некоторых дисахаридов.

Опыт 1. Реакция «серебряного зеркала»

В две пробирки вносят по 3 капли 0.2 М раствора AgNO₃ и 5 капель 2 М NaOH. Добавляют по каплям 2 М раствор NH₄OH до полного растворения образовавшегося осадка. Затем в первую пробирку приливают 5 капель 0.5% раствора глюкозы, во вторую - столько же 0.5% раствора фруктозы. Обе пробирки подогревают на водяной бане. Отмечают появление либо черного осадка, либо блестящего зеркального налета на стенках одной из пробирок (последнее наблюдается, если стенки пробирок химически чистые - вымыты с помощью «хромовой смеси»). Делают выводы о восстанавливающей способности глюкозы и фруктозы. Написать реакции.

Опыт 2. Реакция Троммера

Используется для определения восстанавливающих моносахаридов (глюкоза, фруктоза и др.). Моносахариды в щелочной среде восстанавливают оксид меди (II) в оксид меди (I) при этом образуется осадок красно-бурого цвета.

Ход эксперимента: В пробирку к 6 каплям 5% - ного раствора глюкозы добавляют 3 капли 5% - ного раствора NaOH и 2 капли 5% - ного раствора CuSO₄. Содержимое пробирки перемешивают и осторожно нагревают в пламени горелки до изменения цвета раствора. Аналогичную реакцию профводят с фруктозой, сахарозой и лактозой. Написать реакции.

Опыт 5. Реакция Барфеда

Позволяет отличить восстанавливающие моносахариды от дисахаридов. Окисление углевода протекает не в щелочной среде (см.реакцию Троммера), а в среде, близкой к нейтральной. В этих условиях восстанавливающие дисахариды в противоположность моносахаридам практически не окисляются, что позволяет отличить ихот моносахаридов. При взаимодействии моносахаридов с реактивомБарфеда образуется осадок красно-бурого цвета.

Ход эксперимента. К 5 каплям 5% - ного раствора глюкозы добавляют 5 капель реактива Барфеда. Смесь перемешивают и осторожно нагревают докипения, наблюдая за изменением цвета раствора. Аналогичную реакцию профводят с фруктозой, сахарозой и лактозой.

Опыт 7. Реакция Ниландера

В четыре пробирки наливают по 2 мл 2% раствора глюкозы, фруктозы, сахарозы и лактозы (мальтозы), соответственно. К этим растворам приливают по 2 мл реактива Ниландера. Пробирки осторожно кипятят около 2 мин. Отмечают появление окраски. Делают выводы о восстанавливающей способности данных моно- и дисахаридов.

Опыт 8. Метиленовая проба

В три пробирки наливают по 1 мл 2% раствора глюкозы, сахарозы и лактозы (мальтозы), соответственно. В каждую пробирку прибавляют по 5 капель 5% водного раствора метиламинохлорида. Пробирки помещают в кипящую водяную баню на 10 мин. Далее смеси сильно подщелачивают 7 каплями 20% раствора NaOH. Отмечают появление окраски и делают выводы. Доказательство существования моносахаридов в растворе в циклической форме. Написать реакции.

Опыт 9. Образование озазонов глюкозы и фруктозы

Опыт выполнять в вытяжном шкафу. В две пробирки помещают по несколько крупинок хлороводородной соли фенилгидразина и натрия ацетата. Затем в одну из них добавляют 2 капли 0,5 %-ного раствора глюкозы, а в другую - 2 капли 0,5 %-ного раствора фруктозы. Обе пробирки помещают на 45 мин в предварительно нагретую до кипения водяную баню. По истечении времени наблюдают образование желтого кристаллического осадка озазона:

Фруктоза образует в аналогичных условиях озазон идентичного строения.

Опыт 14. Образование левулиновой кислоты из гексоз

В пробирку помещают 10 капель 5 %-ного раствора глюкозы и 1 мл концентрированной хлороводородной кислоты. Содержимое пробирки кипятят в пламени горелки в течение 1-2 мин, жидкость темнеет. Альдогексозы при действии минеральной кислоты наряду с другими продуктами образуют 5-гидроксиметилфурфурол.

 

Образующийся 5-гидроксиметилфурфурол нестоек и легко гидролизуется до левулиновой кислоты. Фруктоза образует левулиновую кислоту уже при нагревании с разбавленной хлороводородной кислотой, а при действии концентрированной кислоты - происходит глубокая деструкция молекулы. Образование левулиновой кислоты подтверждают йодоформной пробой.

К охлажденному раствору приливают 5 мл воды и фильтруют образовавшийся светло-коричневый мутный раствор. Затем в пробирку к светло-желтому фильтрату прибавляют 0,5 мл 2 %-ного раствора йода и по каплям - 5 %-ный раствор натрия гидроксида (до исчезновения окраски). Наблюдают появление желтой мути и ощущают характерный запах йодоформа:

Написать реакции.

Опыт 15. Микрохимическое определение сахаров путем окисления периодатом.

Аналитическая ценность иодной кислоты заключается в том, что она окисляет все вторичные карбинольные группы в молекуле сахара до муравьиной кислоты, которая определяется титрованием, а первичные карбинольные группы - формальдегида, который может быть связан димедоном:

СНO-(СНОН)₄-СН₂ОН + IO₄ ^-- → 5 HCOOH + H₂CO + 5 IO₃^-

Пентозы и метилпентозы образуют по 4 моль муравьиной кислоты, гексозы - по 5 моль, фруктоза и сорбоза - по 3 моль.

В пробирку с пришлифованной пробкой помещают около 3 мг сахара и растворяют его в 5 мл воды. К полученному раствору добавляют 1мл 0,25 М раствора периодата натрия. Смесь нагревают в течение 30 мин на кипящей водяной бане. После охлаждения пробирки добавляют 0,2 мл этиленгликоля для разложения избытка периодата. Одновременно ставят контрольный опыт, в котором присутствуют все реагенты, кроме сахара. Раствор титруют 0,01 н раствором гидроксида натрия, применяя в качестве индикатора метиловый красный. Написать реакции.

Опыт 16. Проба с анилином

К 1 мл 2% раствора рибозы (ксилозы) добавляют 1 мл концентрированной соляной кислоты. Смачивают полоску фильтровальной бумаги раствором анилина. Кипятят содержимое пробирки, держа бумажку, смоченную анилином, в парах. Наблюдают окрашивание фильтровальной бумаги и делают выводы. Появление вишнево-красного окрашивания говорит о реакции фурфурола с анилином. Написать реакции.

Опыт 17. Проба с орцином (реакция Биаля)

К 1 мл 2% раствора рибозы (ксилозы) приливают 1 мл орцинового реактива. Смесь нагревают на кипящей водяной бане в течение 20 мин. Отмечают появление окраски и делают выводы. Написать реакции.

Опыт 18. Проба с тимолом

К 1 мл 2% раствора рибозы (ксилозы) добавляют 3 капли 1% спиртового раствора тимола. Затем по стенке осторожно наслаивают 1 мл концентрированной серной кислоты. Отмечают появление окрашенного кольца (группы ауролов). на границе двух жидкостей и делают выводы. Написать реакцию по аналогии взаимодействия углеводов с нафтолом, с учетом что выделяется вода за счет карбонильной группы фурфурола и двух атомов H, расположенных в пара-положении к фенольной группе тимола). Попробуйте изобразить продукт.

 

ДИСАХАРИДЫ

Опыт 22. Реакция Троммера

Благодаря наличию свободной альдегидной группы в молекуле лактозы (в остатке глюкозы) и мальтозы (у второго остатка глюкозы) эти дисахариды обладают восстанавливающими свойствами.

Ход эксперимента. В пробирку к 4 каплям 5% - ного раствора лактозы (мальтозы) добавляют 3 капли 5% - ного раствора NaOH и 2 капли 5% - ного раствора CuSO₄. Содержимое пробирки перемешивают и осторожно нагревают в пламени горелки до изменения цвета раствора. Написать реакцию.

Опыт 25. Инверсия сахарозы

Реактивы: Сахароза, крахмал, инулин 1-2%-ные растворы, соляная кислота, концентриро­ванная, едкий натр, 10-15%-ный раствор Реактивы для реакций Троммера, Бенедикта, Ниландера, Сели­ванова

Ход работы. В три пробирки наливают по 3-4 мл раствора сахарозы, крахмала, инулина добавляют 2-3 капли соляной кислоты и нагревают в кипящей водяной бане в течение 10-15 мин., после чего содержимое пробирки охлаждают и нейтрализуют раствором едкого натра (под контролем лакмусовой бумаж­ки). С нейтрализованной пробой (инвертом) производят реакции Троммера, Ниландера или Бенедикта. Продук­ты инверсии сахарозы -глюкоза и фруктоза облада­ют восстанавливающими свойствами. С частью инверта проделывают реакцию Селиванова на фруктозу. Написать реакции.

ПОЛИСАХАРИДЫ

Биологическая химия

Качественные реакции на углеводы

Реактивы, оборудование и исследуемый материал: NaOH (5% - ный раствор), CuS0₄ (5% - ный раствор), резорцин, НС1 (25% • ный раствор), реактив Барфеда (6,5 г Cu(CH₃ COO)2 растворяют в 100 мл горячей воды (t = 70°С), смесь фильтруют и к фильтрату прибавляют 1 мл ледяной СН₃СООН), раствор Люголя(0,3 г иода и 0,6 г йодистого калия растворяют в 15 мл дистиллированной воды и затем разбавляют водой до объема 100 мл), пробир-ки, пипетки, стекчянные палочки, водяная баня, глюкоза (5% - ный раствор), фруктоза (5% - ный раствор), лактоза (5% - ный раствор), мальтоза (5% - ный раствор), крахмал (0,1% - ный раствор). Реактив Ниландера (в фарфоровой ступке смешивают 2 г нитрата висмута и 4 г сегнетовой соли; при тщательном растирании добавляют небольшими порциями 10 мл 10% раствора гидроксида натрия; фильтруют; хранят в склянке темного стекла на холоде). Р еактив Селиванова (0,05 г резорцина растворяют в 100 мл разбавленной (1:1) соляной кислоты). Реак­тив Бенедикта. Отдельно готовят два раствора: I — в 600 мл теплой воды растворяют 100 г безводного лимоннокислого натрия и 90 г безводного углекислого натрия. Нагревают до полного растворения солей; II — в 100 мл воды растворяют 17,3 г сернокислой меди (С uSO₄·5Н₂0). Оба раствора сливают вместе и долива­ют водой до 3 л. Реактив весьма устойчив.

Орциновый реактив: 0,25 г орцина растворяют в 125 мл 30%-ной соляной кислоты. К раствору добавляют 1 мл 10%-ного раствора хлорного железа. Хранят в склянке оранжевого стекла, плотно укупоренной.

МОНОСАХАРИДЫ

Редуцирующая способность альдоз и некоторых дисахаридов.