I. Реакції по карбонільній групі

1. ОКИСНЕННЯ (для альдегідів) – призводить до утворення відповідних кислот.

a)реакція "срібного дзеркала":

D- глюкоза

+ 2[Ag(NH3)2]OH →

аммонієва сіль D- глюконової кислоти

+ 2Ag↓ + 3NH3 + H2O

б) реакція "мідного дзеркала":

D- галактоза

+ 2Cu(OH)2 ─^t°→

D- галактонова кислота

+ Cu2O↓ + 2H2O

в) реакція з концентрованою азотною кислотою:

D- глюкоза

HNO3(конц.) –––––––→

цукрова (D- глюкарова) кислота

2. ВІДНОВЛЕННЯ – призводить до утворення багатоатомних спиртів.

Як відновник використовують водень

D- глюкоза

H2 ––––→

D- сорбіт

II. Реакції по гідроксильних групах

(здійснюються, як правило, в напівацетальній (циклічної) формі).

1. АЛКІЛУВАННЯ (утворення простих ефірів) -атом водню гликозидного гідроксилу заміщується на 1 метильну групу.

α, D- глюкопіраноза

+ СH3ОН

HCl(газ) ––––→

метил- α,D- глюкопіранозид

+ H2О

При використанні більш сильних алкілуючих засобів (йодний метил СH₃I), подібне перетворення зачіпає ВСІ гідроксильні групи моносахариду.

СH3I ––––→ NaOH

пентаметил- α, D- глюкопіраноза

2. АЦИЛЮВАННЯ (утворення складних ефірів).

При дії на глюкозу оцтового ангідриду утворюється складний ефір – пентаацетилглюкоза.

––––––→

пентаацетил- α,D- глюкопіраноза

3. Як і всі багатоатомні спирти, глюкоза з гідроксидом міді (II) дає інтенсивне синє забарвлення (ЯКІСНА РЕАКЦІЯ).

III. Специфічні реакції

БРОДІННЯ - процес розщеплення молекул цукрів під впливом ферментів (ензимів). Бродінню піддаються цукру з числом вуглецевих атомів, кратним трьом. Існує багато видів бродіння, серед яких найбільш відомі наступні:

 

a) спиртове бродіння C₆H₁₂O₆ →2CH₃–CH₂OH (етиловий спирт) + 2CO₂­

б) молочнокисле бродіння C6H12O6 →2CH3–

CH–СОOH (молочна кислота) I OH

b) молочнокисле бродіння C6H12O6 2CH3–

CH–СОOH (молочна кислота) I OH

Згадані види бродіння, що викликаються мікроорганізмами, мають широке практичне значення. Наприклад, спиртове – для отримання етилового спирту, у виноробстві, пивоварінні і т.д., а молочнокисле – для отримання молочної кислоти і кисломолочних продуктів.

Застосування

Енергія для біохімічних перетворень в живих організмах.

Добування: етанолу, молочної кислоти, сорбіту.

У кондитерській промисловості.

У медицині для лікування дистрофій.

Лекція № 16.

ДИСАХАРИДИ. ЇХ БУДОВА ТА ВЛАСТИВОСТІ

ДИСАХАРИДИ – при гідролізі утворюють два однакових або різних моносахариди.

Класифікація і номенклатура

Загальна формула С12Н22О11	Мальтоза + Н2О →	D-глюкоза + D-глюкоза
Целобіоза + Н2О →	D-глюкоза + D-глюкоза
Лактоза + Н2О →	D-глюкоза + D-галактоза
Сахароза + Н2О →	D-глюкоза + D-фруктоза

Дисахариди ділятся на дві групи:

 

ВІДНОВНІ	НЕВІДНОВНІ
мальтоза	сахароза
целлобиоза
лактоза

þ До НЕВІДНОВНИХдисахаридів відноситься САХАРОЗА (буряковий або тростинний цукор). Вона міститься в цукровому очереті, цукровому буряці (до 28% від сухої речовини), соках рослин і плодах. Молекула сахарози побудована з а, D- глюкопіранозиі β, D- фруктофуранози.

 

 

(САХАРОЗА: a,D- глюкопіранозил -(1>2) -b,D- фруктофуранозид)

Для сахарози характерні реакції по гідроксильних групах. Як і всі дисахариди, сахароза при кислотному або ферментативному гідролізі перетворюється на моносахариди, з яких вони складаються.

ВІДНОВНІ:

1) МАЛЬТОЗА (солодовий цукор) – міститься в солоді, тобто пророслих, а потім висушених і подрібнених зернах хлібних злаків. Утворюється при неповному гідролізі крохмалю.

(МАЛЬТОЗА: α,D- глюкопіраноза + α,D- глюкопіраноза)

Мальтоза здатна вступати в реакції, характерні для альдегідів, і, зокрема, давати реакцію "срібного дзеркала", тому її називають ВІДНОВНИМдисахаридом. Крім того, мальтоза вступає в багато реакцій, характерних для моносахаридів, наприклад, утворює прості і складні ефіри (див. хімічні властивості моносахаридів).

	СH3I ––––→ NaOH
Мальтоза		Октаметилмальтоза

 

2) ЦЕЛОБІОЗА, утворюється при неповному гідролізі полісахариду целюлози.

(ЦЕЛОБІОЗА: b,D- глюкопіраноза + b,D- глюкопіраноза)

 

Целлобіоза, як і мальтоза складається з двох залишків D- глюкопіранози.

 

3) ЛАКТОЗА (молочний цукор) міститься в молоці (4-5%) і одержується з молочної сироватки. Лактоза побудована із залишків D- галактопіранози і D- глюкопіранози. Може мати як a- (a-лактоза) так і b-конфігурацію (b-лактоза).

(ЛАКТОЗА: b,D- галактопіраноза + a,D- глюкопіраноза)

Застосування

1. Сахароза – основне джерело вуглеводнів у їжі людини.

2. Кондитерська промисловість.

3. Добувають штучний мед (продукт харчування).

4. Добування моносахаридів.

5. Утворення полісахаридів.

6. Сахарозу використовують для виготовлення деяких ліків та сиропів.

ПОЛІСАХАРИДИ

Загальна формула полісахаридів (C₆H₁₀O₅)_n.

Найважливіші з полісахаридів – це КРОХМАЛЬ і ЦЕЛЮЛОЗА (клітковина). Вони побудовані із залишків ГЛЮКОЗИ.

КРОХМАЛЬ

Будова молекули (розгалужений ланцюг)

 

Фізичні властивості

Крохмаль – це аморфний білий порошок, що складається з дрібних зерен, не розчинний в холодній воді.

Хімічні властивості

Крохмаль легко піддається гідролізу: при нагріванні у присутності сульфатної кислоти утворюється глюкоза.

(C₆H₁₀O₅)_n(крохмаль) + nH₂O ––^H2SO4,t→ nC₆H₁₂O₆(глюкоза)

Залежно від умов проведення реакції гідроліз може здійснюватися ступенево з утворенням проміжних продуктів.

(C₆H₁₀O₅)_n(крохмаль)→ (C₆H₁₀O₅)_m(декстрини (m<n))→ xC₁₂H₂₂O₁₁(мальтоза)→ nC₆H₁₂O₆(глюкоза)

 

þЯкісною реакцією на крохмаль є його взаємодія з йодом – спостерігається інтенсивне синє забарвлення. Таке забарвлення з'являється, якщо на зріз картоплі або скибочку білого хліба помістити краплю розчину йоду.

L Крохмаль не вступає в реакцію "срібного дзеркала".

 

Знаходження в природі

Крохмаль утворюється в рослинах при фотосинтезі і відкладається у вигляді "резервного" вуглеводу в корінні, бульбах і насінні. Наприклад, зерна рису, пшениці і інших злаків містять 60-80% крохмалю, картопля – 15-20%. Споріднену роль в тваринному світі виконує полісахарид глікоген, що "запасається", в основному, в печінці.

Крохмаль є цінним харчовим продуктом. Для полегшення його засвоєння продукти, що містять крохмаль, піддають термообробці, тобто картоплю і крупи варять, хліб печуть.

 

Застосування

У харчовій промисловості крохмаль використовується при виробництві ковбасних, кондитерських і кулінарних виробів. Застосовується також для отримання глюкози, при виготовленні паперу, текстильних виробів, клеїв, лікарських засобів і т.д.

ЦЕЛЮЛОЗА (КЛІТКОВИНА)

Будова молекули (лінійний ланцюг)

Як і у крохмалю, структурною одиницею целюлози є D- глюкопіраноза. Проте, від крохмалю целюлоза відрізняється β-конфігурацією глікозидних зв'язків між циклами і строго лінійною будовою.

 

Фізичні властивості

Тверда волокниста речовина, нерозчинна у воді, нерозчинна у органічних сполуках.

Хімічні властивості

1. Реакції етерифікації (утворення складних ефірів). Найбільше практичне значення мають реакції з азотною кислотою і оцтовим ангідридом.

целюлоза

+ 3n HNO3

H2SO4 ––––→

тринітрат целюлози ПІРОКСИЛІН

+ 3n H2О

 

Піроксилін після відповідної обробки перетворюється на бездимний порох. Залежно від умов нітрування можна одержати динітрат целюлози, він так само використовується при виготовленні пороху і твердих ракетних палив, на його основі виготовляють целулоїд.

При взаємодії целюлози з оцтовим ангідридом у присутності оцтової і сірчаної кислот утворюється триацетилцелюлоза.

+ 3n

→

триацетилцелюлоза

+ 3n СH3СOOН

 

Триацетілцелюлоза (або ацетилцелюлоза) є цінним продуктом для виготовлення негорючої кіноплівки і ацетатного шовку.

 

2. Як і крохмаль, целюлоза при кислотному гідролізі дає глюкозу.

(C₆H₁₀O₅)_n (целюлоза) + nH₂O ––^H2SO4,t→ nC₆H₁₂O₆ (глюкоза)

R Целюлоза не дає реакції "срібного дзеркала".

Знаходження в природі

ЦЕЛЮЛОЗА – найпоширеніший рослинний полісахарид. Вона має велику механічну міцність. Деревина містить 50-70% целюлози, бавовна є майже чистою целюлозою.

β-Глікозидний зв'язок не руйнується травними ферментами людини, тому целюлоза не може служити їжею (!), хоча в певній кількості є необхідною для нормального харчування речовиною. В шлунках жуйних тварин є ферменти, що розщеплюють целюлозу, тому такі тваринні використовують клітковину як компонент їжі.

 

Застосування

1. Продукт горіння, енергія.

2. Як будівельний матеріал, виготовлення меблів.

3. Виробництво тканин (штучного шовку).

4. Добування деревного вугілля, метанолу, ацетону.

5. Добування тринітроцелюлози, з якої виготовляють вибухові речовини.

6. Виготовлення паперу.

Заняття № 26