В виду того, что находящиеся в таутомерном равновесии разные формы моносахаридов содержат сильно отличающиеся по характеру функциональные группы, химические свойства этих веществ будут определяться наличием этих таутомерных форм с присущими им функциональными группами. Оксоформы углеводов содержат оксогруппу (альдегидную или кетонную), поэтому моносахариды могут вступать в реакции с участием оксогруппы именно в открыто-цепной форме (оксоформе). Наоборот, циклические формы, являясь полуацеталями, проявляют свойства этого класса соединений, вступая в реакции с участием полуацетальной гидроксильной группы. А так как в молекулах углеводов имеются и гидроксогруппы многоатомных спиртов (как в оксоформах, так и в циклических формах), то свойства этого класса соединений моносахариды проявляют, находясь в любой таутомерной форме.
Моносахариды, являясь полигидрокси карбонильными соединениями, вступают в реакции с участием карбонильной группы, прежде всего, это реакции нуклеофильного присоединения.Примерами могут служить реакции с гидроксиламином, с гидросульфитом натрия.
Углеводы: моносахариды, дисахариды и полисахариды. Нахождение в природе, свойства и применение.
| D- рибоза |
| оксим D- рибозы |
| бисульфитное производное D- рибозы |
Аналогично реакция протекает с эквимолекулярным количеством фенилгидразина. Однако с избытком этого реагента реакция протекает иначе. С первой молекулой образуются обычные для карбонильных соединений фенилгидразоны:
которые при нагревании вступают в SN -реакцию со второй молекулой фенилгидразина, а в последующем дегидрировании принимает участие третья молекула реагента. При этом образуются озазоны. Нетрудно видеть, что эпимерные манноза и глюкоза образуют одинаковые продукты:
| фенилгидразон D -маннозы |
| фенилгидразон D -глюкозы |
Озазоны — жёлтые кристаллические вещества, структура их молекул стабилизирована длинной цепью сопряжения и внутримолекулярной водородной связью.
Образование озазонов используют для идентификации углеводов. Для каждого углевода характерна определённая скорость образования озазона, например: озазон фруктозы выделяется из раствора за 2 мин., озазон глюкозы — за 4 – 5 мин., озазон ксилозы — за 7 мин. и т.д. Впервые озазоны синтезированы Э. Фишером в 1887 г.
При нагревании со щелочью происходит изомеризация альдоз в кетозы (и обратно) и в эпимерные альдозы через енольную форму. Например, превращения D -глюкозы, D -фруктозы и D -маннозы:
| D -глюкоза | D -фруктоза | D -манноза |
D -рибоза D -рибит
D -глюкоза D -глюцит
D -фруктоза D -глюцит D -маннит.
Данные многоатомные спирты называют с использованием суффикса — ит.
Альдозы легко подвергаются окислению по свободной альдегидной группе. Так, под действием мягких окислителей, например бромной воды, образуются альдоновые кислоты, которые обычно существуют в виде d- или g-лактонов.
Амины, аминокислоты, белки, жиры и углеводы. Как решать задание 13 ЕГЭ? Лайфхаки и примеры решения
D -глюконовая кислота и её d-лактон
Кроме бромной воды для получения альдоновых кислот могут использоваться реактив Толленса (реакция серебряного зеркала), свежеосаждённый гидроксид меди (II) (или гидроксид меди в виде реактива Фелинга) (гл. 4.4.2 и 6.1.4.3). Окисление альдоз до альдоновых кислот протекает обычно в кислой или нейтральной среде. Однако при использовании для этих целей разбавленной азотной кислоты окисление может пойти дальше (в зависимости от концентрации кислоты) и образуются «аровые» (полное общее название гликаровые) кислоты, в молекулах которых окислены оба концевых атома углерода. Например:
D -глюкаровая кислота.
А при окислении только первичноспиртовой группы могут быть получены альдегидокарбоновые кислоты, так называемые уроновые кислоты. Но такое окисление обычно возможно только для циклических форм моносахаридов с защищённой полуацетальной группой, поэтому будет рассмотрено несколько позже.
Окисление в щелочной среде сопровождается изомеризацией альдоз в кетозы и обратно и, в том числе, эпимеризацией, например, глюкозы в маннозу и обратно (см. выше). Поэтому в этих условиях могут окисляться и кетозы, предварительно изомеризуясь, образуя альдоновые кислоты. Например, использование реактива Толленса для окисления D -глюкозы (или D -фруктозы) приводит к получениюне только D -глюконовой кислоты, а смеси продуктов, содержащей, в том числе и D -манноновую кислоту.
Как уже было показано выше, полуацетальные (гликозидные) гидроксильные группы присутствуют в циклических (полуацетальных) формах молекул моносахаридов. Поэтому превращения циклических форм связаны со свойствами полуацеталей, вообще, и с особенностями поведения таких гидроксогрупп, в частности, так как помимо полуацетального гидроксила в молекулах моносахаридов присутствует несколько спиртовых гидроксильных групп.
Полуацетальная гидроксильная группа обладает повышенной реакционной способностью: легко реагирует, например, со спиртами в условиях кислотного катализа с образованием полных ацеталей, называемых также в химии углеводов гликозидами. Это превращение находит отражение и в названии продукта: суффикс с окончанием — оза заменяется суффиксом
— озид.
a(b), D- глюкопираноза алкил-a(b), D- глюкопиранозид
(В данном случае в реакцию вступает либо смесь a- и b-аномеров, либо одна из этих циклических форм, неважно какая. Образуется при этом смесь аномеров).
Несахарный фрагмент гликозида называют агликоном. Если агликон связан с остатком моносахарида через атом кислорода, то такой гликозид называют О- гликозидом, если через атом азота — N- гликозидом. (Например, при реакциях с аминами образуются N- гликозидные связи.)
Для получения О -алкилгликозидов обычно используют спирты, насыщенные сухим хлороводородом. Механизм реакции здесь, скорее всего, SN 1 ¾ так же, как и при образовании полных ацеталей из простых альдегидов и кетонов (гл. 6.1.4.1), так как промежуточный карбокатион стабилизирован р-р- сопряжением с участием неподелённой пары электронов атома кислорода пиранозного кольца:
a(b), D- глюкопираноза
алкил-a, D- глюкопиранозид алкил-b, D- глюкопиранозид.
Образующиеся гликозиды, являясь полными ацеталями, гидролизуются в кислой среде, но устойчивы при действии разбавленных щелочей:
В условиях реакции алкилирования спиртов ¾ при обработке их щелочными растворами диметилсульфата (CH3)2SO4 (метилирование) или йодалканов образуются простые эфиры с участием всех спиртовых гидроксогрупп и гликозидного гидроксила тоже. Эта реакция ¾ типичное нуклеофильное замещение, в котором субстратами являются диметилсульфат или галогеналканы, протекающее, видимо, по механизму, близкому к SN 2. Например:
a(b), D- глюкопираноза метил-2,3,4,6-тетра- О -метил-a, D- глюкопиранозид
и метил-2,3,4,6-тетра- О -метил-b, D- глюкопиранозид.
Образующиеся простые эфиры гидролизу не подвергаются, а гликозидная группа легко гидролизуется в кислой среде, аналогично рассмотренному выше.
2,3,4,6-тетра- О -метил-a, D- глюкопираноза
и 2,3,4,6-тетра- О -метил-b, D- глюкопираноза.
a(b), D- тулопираноза ацетил-2,3,4,6-тетра- О -ацетил-a(b), D- тулопиранозид
или a(b) -D- тулопираноза пентаацетат
a, D- тулопираноза и b, D- тулопираноза.
Окисление первичноспиртовой группы (без участия альдегидной группы альдоз), протекающее в фиксированных циклических формах, т.е. для гликозидов моносахаридов, приводит к образованию уроновыхкислот. Например:
этил-a(b), D- глюкопиранозид
a(b) -D- глюкуроновая кислота.
При нагревании моносахаридов с минеральными кислотами может происходить внутримолекулярная дегидратация. В частности, ксилоза в водных растворах серной кислоты теряет три молекулы воды, и в результате образуется фурфурол(2-фуранкарбальдегид).
D- ксилоза фурфурол.
Подобные превращения с образованием гидроксиметилфурфурола могут происходить с некоторыми альдо- и кетогексозами.
Углеродная цепь наращивается циангидринным методом. Например, при превращении альдопентозы в альдогексозу химизм можно представить в следующем виде:
| D -арабиноза |
| нитрилы D- глюконовой и D- манноновой кислот |
лактоны D- глюконовой и D- манноновой кислот
D- глюкоза D- манноза.
Укорочение углеродной цепи альдоз происходит в результате окисления альдегидной группы и последующего окислительного декарбоксилирования образовавшейся гликоновой кислоты с помощью специфического реагента. Например:
D- глюкоза D- глюконовая кислота D- арабиноза.
7.1.3. важнейшие представители моносахаридов
и их производных
Глюкозу используют в пищевой промышленности, медицине, в качестве исходного вещества для получения глюконовой и аскорбиновой кислот, а также для получения этилового спирта. Этанол образуется в результате ферментативного расщепления. (Этот процесс, протекающий в клетке, называется гликолизом и является одним из путей окисления глюкозы). В промышленном производстве этанола используется процесс спиртового брожения под действием смеси ферментов — зимазы. Эту смесь ферментов вырабатывают дрожжевые грибы. Суммарно процесс превращения D- глюкозы в этанол можно выразить уравнением:
Помимо D- глюкозы процессу спиртового брожения с участием ферментов дрожжевых грибов подвержены D- манноза и D- фруктоза.
Дезоксисахара, такие как, 2-дезокси- D -рибоза (2-дезокси-b, D -рибофураноза), L -фукоза, L -рамноза, – моносахариды, содержащие в молекуле один или несколько атомов водорода вместо гидроксильных групп.
2-дезокси-b, D -рибофураноза L -фукоза L -рамноза.
2-Дезокси- D -рибофураноза является структурным компонентом ДНК. L -Фукоза и L -рамноза – структурные компоненты гликозидов и полисахаридов наземных растений. L -Фукоза содержится также в составе биологически важных гликопротеинов и гликолипидов животных.
Аминосахара (или, правильнее, аминодезоксисахара), такие как, D -глюкозамин и N- ацетил- D -галактозамин и др. – производные моносахаридов, содержащие в молекуле вместо одной или нескольких гидроксильных групп незамещённые и замещённые аминогруппы.
a(b), D -глюкозамин N- ацетил-a(b), D -галактозамин
(2-амино-2-дезокси- D -глюкопираноза) (2-ацетиламино-2-дезокси- D -галактопираноза).
Аминосахара входят в состав многих углеводсодержащих биополимеров, а также антибиотиков.
Нейраминовая и сиаловые кислоты можно рассматривать как производные маннозы.
| нейраминовая, или 3,5-дидезокси-5-амино- нонулозоновая, кислота | сиаловые кислоты, или N- ацетил-3,5-дидезокси-5-аминононулозоновая кислота и N- гидроксиацетил-3,5-дидезокси-5-аминононулозоновая кислота. |
Нейраминовая кислота в свободном состоянии содержится в спинномозговой жидкости. Сиаловые кислоты служат компонентами специфических веществ крови и тканей, входят в состав ганглиозидов мозга, участвующих в проведении нервных импульсов.
L-Аскорбиновая кислота (витамин С) – g-лактон 2,3-дегидро- L -гулоновой кислоты.
Она содержится во многих фруктах и овощах. Необходима для жизнедеятельности организма человека и животных, катализирует окислительно-восстановительные процессы в организме, например окисление (гидроксилирование) a-аминокислоты пролина.
Применение L- аскорбиновой кислоты в медицинских целях способствует быстрому заживлению ран, срастанию костей, излечению язвы желудка и двенадцатиперстной кишки, а также рекомендуется при тромбофлебите, артеросклерозе, гепатите и т.д.
По структуре аскорбиновая кислота является фиксированным ендиолом, за счёт чего проявляет сильные восстановительные и кислотные свойства (рКа = 4.17).
Промышленное применение нашёл метод синтеза L- аскорбиновой кислоты на использовании доступного сырья (D- глюкозы):
D- глюкоза D- глюцит (L- сорбит)
2-оксо- L -гулоновая кислота
g-лактон-2-оксо- L -гулоновой кислоты L- аскорбиновая кислота
(g-лактон-2,3-дегидро- L -гулоновой кислоты)
Кроме чистой L- аскорбиновой кислоты, её соли (аскорбинаты натрия, кальция и железа) и эфиры (пальмитат аскорбиновой кислоты) применяются как в медицинской практике, так и для витаминизации пищевых продуктов.
D-галактуроновая кислота является структурным компонентом пектиновых веществ плодов и ягод. D-глюкуроновая и L-идуроновая кислоты являются структурными единицами гетерополисахарида гепарина.
D- галактуроновая кислота L- идуроновая кислота.
Сложные эфиры фосфорной кислоты содержатся во всех растительных и животных организмах. Прежде всего, это a,D-глюкопиранозидофосфат, получающийся при фосфоролизе полисахарида гликогена. Из глюкозы в организме образуется D-глюкозо-6-фосфат, который изомеризуется в D-фруктозо-6-фосфат и затем превращается в D-фруктозо-1,6-дифосфат.
a, D- глюкопиранозидофосфат D- глюкозо-6-фосфат
D- фруктозо-6-фосфат a, D- фруктозо-1,6-дифосфат
7.2. олигосахариды
Олигосахариды ¾ это углеводы, молекулы которых состоят из нескольких (от 2 до 10) моносахаридных остатков, соединённых гликозидными связями. По числу таких моносахаридных звеньев, входящих в состав молекулы олигосахарида, выделяют дисахариды (состоящие из двух моносахаридных остатков), трисахариды, тетрасахариды и т.д. Из них дисахариды (или биозы) являются наиболее важными в практическом отношении углеводами и обладают всеми особенностями строения и химического поведения, присущими олигосахаридам в целом.
Источник: studopedia.su
Для каких углеводов характерны реакции серебряного зеркала
Найди верный ответ на вопрос ✅ «Для каких углеводов характерны реакции серебряного зеркала . » по предмету Химия, а если ответа нет или никто не дал верного ответа, то воспользуйся поиском и попробуй найти ответ среди похожих вопросов.
Новые вопросы по химии
Что произойдёт с железом при взаимодействии с водой? 3 класс.
C8h18 формула глюкозы
1. Цинк растворили в концентрированной азотной кислоте. Полученный газ растворили в горячей воде. В ходе этого взаимодействия образовался бесцветный газ. Он легко окисляется кислородом воздуха до образования бурого газа.
Закончите формулы. H2+CuO= Na+HCl =
Что такое макроэлементы и ультромикроэлементы?
Источник: urokam.net
Какие Сахариды вступают в реакцию серебряного зеркала?
У нас есть 16 ответов на вопрос Какие Сахариды вступают в реакцию серебряного зеркала? Скорее всего, этого будет достаточно, чтобы вы получили ответ на ваш вопрос.
Содержание
- Какие углеводы могут вступать в реакцию серебряного зеркала?
- Что из перечисленного вступит в реакцию серебряного зеркала?
- Какие Сахариды вступают в реакцию серебряного зеркала? Ответы пользователей
- Какие Сахариды вступают в реакцию серебряного зеркала? Видео-ответы
Отвечает Матвей Карелин
Реакция серебряного зеркала — это качественная реакция на альдегидную группу, которая присутствует в строении таких моносахаридов как глюкоза и рибоза.
Какие углеводы могут вступать в реакцию серебряного зеркала?
Так, реакцию «серебряного зеркала» можно использовать как отличительную между глюкозой и фруктозой. Глюкоза относится к альдозам (содержит альдегидную группу в открытой форме), а фруктоза — к кетозам (содержащие кетогруппу в закрытой форме). Поэтому глюкоза дает реакцию «серебряного зеркала», а фруктоза — нет.
Что из перечисленного вступит в реакцию серебряного зеркала?
В реакцию «серебряного зеркала» вступают вещества, в молекулах которых карбонильная группа связана с атомом водорода и, следовательно, способна окисляться до карбоксильной группы. Эти вещества – альдегиды (формальдегид, этаналь), альдозы (глюкоза), муравьиная кислота и её сложные эфиры.
Источник: querybase.ru