تفاعل الجلوكوز مع حمض الخليك. الخواص الكيميائية للجلوكوز. ردود الفعل في مجموعة كاربونيل

الألكلة: تعتمد نتيجة التفاعل على طبيعة العامل المؤلكل وظروف التفاعل الميثانول في وجود ميثيلات حمض الهيدروكلوريك الجاف فقط نصف الأسيتال أو هيدروكسيل الهيميكيتال مكونًا ب وخليطبيتا-ميثيل جلوكوبيرانوسيدات. لا يمكن إجراء ألكلة مجموعات الهيدروكسيل المتبقية إلا عن طريق عمل عوامل ألكلة قوية ، على سبيل المثال ، ثنائي ميثيل كبريتات (CH 3) 2 SO 4 والقلويات.

ب- D- جلوكوبيرانوز ميثيل- ب- د- جلوكوبيرانوسيد ميثيل- ب- د- جلوكوبيرانوسيد

ميثيل -2،3،4،5-رباعي ميثيل ب- D- جلوكوبيرانوسيد

أسيلة. يتم أسترة الجلوكوز بسهولة لتكوين استرات. عادة ما يتم إجراء عملية التحلل مع وجود فائض من أنهيدريد الخل في وجود محفزات حمضية (H 2 SO 4 ، ZnCl 2) أو محفزات أساسية (CH 3 COONa). يمكن التحكم في النسبة بين الخماسيات الخماسية الشاذة ب و ب عن طريق تغيير ظروف التفاعل.

في درجات حرارة مرتفعةنتيجة التقاطعات أسيتات ب وجيتكون خليط يتكون من 90٪ ب- و 10٪ أنومرات ب. عند 0 درجة مئوية ، يتم تشكيل β-anomer بشكل أساسي.

ردود الفعل في مجموعة كاربونيل

نتيجة لتفاعل D- الجلوكوز مع فائض من فينيل هيدرازين ، يتم تكوين فينيل هيدرازون أولاً ، والذي يتم تجفيفه بواسطة جزيء فينيل هيدرازين الثاني ، والذي يتحول في هذه الحالة إلى أمونيا وأنيلين مع تكوين مجموعة الكربونيل الثانية. يؤدي التفاعل اللاحق لجزيء فينيل هيدرازين الثالث إلى ثنائي فينيل هيدرازون أو الأوزون.

تفاعلات الجلوكوز مع الهيدروكسيلامين. تشكل أكاسيد الجلوكوز في المحاليل شكلي ب- و ج دائري مشدود.

تعتمد إحدى طرق تقصير سلسلة الجلوكوز على هذا التفاعل:

ويرافق تجفيف الأكسيم تحت تأثير أنهيدريد الخل أسيل متزامنة لجميع مجموعات الهيدروكسيل. نتيجة للاسترة اللاحقة مع تكوين أسيتات الميثيل والتخلص المتزامن من HCN ، يتم تشكيل ألدوز بسلسلة كربون تقصر بواسطة ذرة كربون واحدة مقارنة بالسلسلة الأصلية ، D- أرابينوز.

جفاف الجلوكوز

يحدث تحت تأثير الأحماض المعدنية ويؤدي إلى مشتق من الفوران - 4-هيدروكسي ميثيل فورفورال ، والذي يفقد جزيء حمض الفورميك ، ويتحول إلى حمض ليفولينيك (4-أوكسوبنتانويك).

تفاعلات الأكسدة

يمكن إجراء أكسدة الجلوكوز باستخدام عوامل مؤكسدة ذات قوى مختلفة ، والتي ، وفقًا لذلك ، تنتج منتجات أكسدة مختلفة.

يتأكسد الجلوكوز إلى حمض الجليكونيك في ظروف معتدلة بواسطة عوامل مؤكسدة ضعيفة مثل:

ماء البروم Br 2 / H 2 O

كاشف تولنس (تفاعل "المرآة الفضية"):

حل Fehling: CuSO 4 + NaOH + KOOC-CHOHCHOHCOONа.

نتيجة للتفاعل ، يترسب راسب أحمر من أكسيد النحاس.

تعمل العوامل المؤكسدة القوية ، مثل HNO3 المركزة ، على أكسدة كلاً من ذرات الكربون الطرفية للجلوكوز لتكوين أحماض ثنائية القاعدة للسكر (glycar):

في بيئة قلوية ، عادة ما تستمر الأكسدة فجوة C-Cروابط وتشكيل نواتج أكسدة بطول سلسلة كربون أقصر.

يتم إجراء انشقاق الجلوكوز أيضًا عن طريق عمل دورية أيون IO - 4 أو كواشف الرصاص رباعي الأسيتات (CH3COO) 4 Rb - كواشف محددة لمجموعة b-glycol.

يسمح لك تحليل منتجات الأكسدة بتأسيس بنية السكريات الأحادية.

نتيجة لانهيار D- الجلوكوز ، يتم تكوين منتجات تفاعل أخرى:

ردود فعل الانتعاش

إن تقليل الجلوكوز مع ملغم الصوديوم في مخفف H 2 SO 4 ، NaBH 4 في الماء أو بشكل تحفيزي باستخدام الهيدروجين فوق Ni ، Pt ، Pd سهل ، مع تكوين كحول متعدد الهيدروكسيل. عند تقليل الجلوكوز ، فإنه يعطي D- سوربيتول.

تخمر السكريات الأحادية

الخاصية المميزة للسكريات الأحادية هي قدرتها على الدخول في الانقسام اللاهوائي (بدون وصول الأكسجين) تحت تأثير الكائنات الحية الدقيقة أو الإنزيمات المعزولة عنها. هذه العمليات تسمى التخمير.

تعتمد طبيعة منتجات التخمير على نوع الكائن الدقيق ، والظروف التي يتم إجراؤها في ظلها (درجة الحموضة ، وجود أو عدم وجود الأكسجين ، وطبيعة الركيزة ، وما إلى ذلك).

التخمير الكحولي هو تكسير الجلوكوز في ظل الظروف اللاهوائية بمزيج من الإنزيمات - zymase ، التي تفرزها فطريات الخميرة.

نتيجة للانقسام الأنزيمي اللاهوائي ، يتم تحويل الجلوكوز إلى حمض البيروفيك ، الذي يتم نزع الكربوكسيل بواسطة بيروفات ديكاربوكسيلاز. يتم تقليل الأسيتالديهيد الناتج إلى إيثانول عن طريق تقليل نيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد (NADH) ، وهو جزء من إنزيم نازعة الهيدروجين الكحولي.

تخمير الخليك. إذا تم إجراء التخمير في وجود الأكسجين ، يتم الحصول على حمض الأسيتيك كمنتج رئيسي. في جو الهواء ، يتأكسد الكحول الناتج أثناء عملية التخمير بواسطة الأكسجين أثناء التحفيز بواسطة أوكسيديز الكحول ، الذي تفرزه بكتيريا حمض الأسيتيك (Acetobacter).

CH 3 CH 2 OH> CH 3 COOH + H 2 O 2

تخمير حمض اللاكتيك: في التخمر الأنزيمي ، تحت تأثير Lactobacillus delbruckii ، يتم تقليل حمض البيروفيك إلى حمض اللاكتيك بمساعدة NADH.

د) يمكن إجراء تخمير حمض الستريك للجلوكوز تحت تأثير Aspergillusniger و Citromycespfefferianus و Citromycesgraber.

تعريف

الجلوكوز(C 6 H 12 O 6) - عبارة عن بلورات بيضاء ، حلوة المذاق وقابلة للذوبان في الماء بدرجة عالية.

يمكن أن توجد جزيئات الجلوكوز في شكل خطي (كحول ألدهيد بخمس مجموعات هيدروكسيل) وشكل دوري (α- وبيتا جلوكوز) ، مع الشكل الثاني الذي يتم الحصول عليه من الأول عن طريق تفاعل مجموعة الهيدروكسيل في ذرة الكربون الخامسة مع مجموعة كربونيل (رسم بياني 1).

أرز. 1. أشكال وجود الجلوكوز: أ) بيتا الجلوكوز. ب) ألفا الجلوكوز. ج) الشكل الخطي

الحصول على الجلوكوز

في الصناعة ، يتم الحصول على الجلوكوز عن طريق التحلل المائي للسكريات المتعددة - النشا والسليلوز:

(ج 6 H 10 O 5) x + H 2 O (H +) → xC 6 H 12 O 6.

الخواص الكيميائية للجلوكوز

يحتوي الجلوكوز على الخصائص الكيميائية التالية:

1) التفاعلات التي تحدث بمشاركة مجموعة الكاربونيل:

- يتأكسد الجلوكوز بمحلول أمونيا من أكسيد الفضة (1) والنحاس (II) هيدروكسيد (2) إلى حمض الغلوكونيك عند تسخينه

CH 2 OH- (CHOH) 4 -CH = O + Ag 2 O → CH 2 OH- (CHOH) 4 -COOH + 2Ag ↓ (1) ؛

CH 2 OH- (CHOH) 4 -CH \ u003d O + 2Cu (OH) 2 → CH 2 OH- (CHOH) 4-COOH + Cu 2 O + H 2 O (2).

- الجلوكوز قادر على التعافي إلى ستة كحول مائي - سوربيتول

CH 2 OH- (CHOH) 4 -CH \ u003d O + 2 [H] → CH 2 OH- (CHOH) 4 -CH 2 OH.

- لا يدخل الجلوكوز في بعض التفاعلات المميزة للألدهيدات ، على سبيل المثال ، مع هيدروسلفيت الصوديوم.

2) التفاعلات التي تحدث بمشاركة مجموعات الهيدروكسيل:

- يعطي الجلوكوز لونًا أزرق مع هيدروكسيد النحاس (II) (تفاعل نوعي للكحولات متعددة الهيدروكسيل) ؛

- تشكيل الاثيرات. تحت تأثير كحول الميثيل ، يتم استبدال إحدى ذرات الهيدروجين بمجموعة CH 3. يتضمن هذا التفاعل هيدروكسيل الجليكوسيد ، الموجود عند أول ذرة كربون في الشكل الدوري للجلوكوز

- تكوين الإسترات. تحت تأثير أنهيدريد الخل ، يتم استبدال جميع مجموعات OH الخمس في جزيء الجلوكوز بمجموعة -O-CO-CH 3.

3) التخمير:

- تخمير حمض اللاكتيك

C 6 H 12 O 6 → 2CH 3 -CH (OH) -COOH.

- التخمير الزبداني

ج 6 H 12 O 6 → C 3 H 7 COOH + 2 H 2 + 2CO 2.

تطبيق الجلوكوز

يستخدم الجلوكوز على نطاق واسع في صناعة النسيج لصباغة وطباعة التصاميم ؛ صنع المرايا وزينة عيد الميلاد. في صناعة المواد الغذائية. في الصناعة الميكروبيولوجية كوسيلة مغذية لإنتاج خميرة الأعلاف ؛ في الطب لمجموعة واسعة من الأمراض ، خاصة عندما ينضب الجسم.

أمثلة على حل المشكلات

مثال 1

مثال 2

الجلوكوز في اليونانية يعني "حلو". في الطبيعة ، يوجد بكميات كبيرة في عصائر التوت والفواكه ، بما في ذلك عصير العنب ، ولهذا السبب يطلق عليه شعبيا "سكر النبيذ".

تاريخ الاكتشاف

تم اكتشاف الجلوكوز في بداية القرن التاسع عشر من قبل الطبيب الإنجليزي والكيميائي والفيلسوف ويليام بروت. اكتسبت هذه المادة شعبية واسعة بعد أن استخرجها هنري براكونو من نشارة الخشب عام 1819.

الخصائص الفيزيائية

الجلوكوز مسحوق بلوري عديم اللون ذو طعم حلو. إنه قابل للذوبان بدرجة عالية في الماء ، وحمض الكبريتيك المركز ، وكاشف شفايتزر.

هيكل الجزيء

مثل كل السكريات الأحادية ، الجلوكوز مركب غير متجانس (يحتوي الجزيء على عدة هيدروكسيل ومجموعة كربوكسيل واحدة). في حالة الجلوكوز ، فإن مجموعة الكربوكسيل عبارة عن ألدهيد.

الصيغة العامة للجلوكوز هي C6H12O6. جزيئات هذه المادة لها بنية دورية واثنين من أيزومرين مكانيين من أشكال ألفا وبيتا. في الحالة الصلبة ، يسود شكل ألفا تقريبًا 100٪. في المحلول ، يكون شكل بيتا أكثر استقرارًا (يحتل حوالي 60٪). الجلوكوز هو المنتج النهائي للتحلل المائي لجميع البولي والسكريات ، أي أن إنتاج الجلوكوز يحدث في الغالبية العظمى من الحالات بهذه الطريقة.

الحصول على مادة

في الطبيعة ، يتكون الجلوكوز في النباتات نتيجة لعملية التمثيل الضوئي. ضع في اعتبارك الطرق الصناعية والمخبرية للحصول على الجلوكوز. في المختبر ، هذه المادة هي نتيجة تكاثف ألدول. الطريقة الأكثر شيوعًا في الصناعة هي الحصول على الجلوكوز من النشا.

النشا عبارة عن عديد السكاريد ، وأجزاءه الأحادية عبارة عن جزيئات جلوكوز. وهذا يعني ، للحصول عليه ، من الضروري تحلل السكاريد إلى أجزاء أحادية. كيف يتم تنفيذ هذه العملية؟

يبدأ الحصول على الجلوكوز من النشا بحقيقة أن النشا يوضع في وعاء به ماء ويخلط (حليب النشا). قم بغلي وعاء آخر من الماء. تجدر الإشارة إلى أن الماء المغلي يجب أن يكون ضعف كمية الحليب النشوي. لكي يكتمل التفاعل لإنتاج الجلوكوز ، هناك حاجة إلى محفز. في هذه القضيةإنه ماء مالح أو يضاف المقدار المحسوب إلى وعاء من الماء المغلي. ثم يُسكب حليب النشا ببطء. في هذه العملية ، من المهم جدًا عدم الحصول على عجينة ، وإذا تم تشكيلها ، يجب الاستمرار في الغليان حتى يختفي تمامًا. في المتوسط ​​، يستغرق الغليان ساعة ونصف. من أجل التأكد من تحلل النشا تمامًا ، من الضروري إجراء تفاعل نوعي. يضاف اليود إلى العينة المختارة. إذا أصبح السائل أزرق اللون ، فإن التحلل المائي لم يكتمل ، ولكن إذا أصبح بنيًا أو بنيًا أحمر ، فلن يكون هناك المزيد من النشا في المحلول. لكن هذا المحلول لا يحتوي فقط على الجلوكوز ، فقد تم الحصول عليه بمساعدة عامل حفاز ، مما يعني أن الحمض له مكان أيضًا. كيف تزيل الحمض؟ الجواب بسيط: من خلال التحييد بالطباشير النقي والبورسلين المطحون جيدًا.

يتم فحص التحييد بعد ذلك ، يتم ترشيح المحلول الناتج. النقطة صغيرة: السائل الناتج عديم اللون يجب أن يتبخر. البلورات المتكونة هي نتيجتنا النهائية. فكر الآن في إنتاج الجلوكوز من النشا (تفاعل).

الجوهر الكيميائي للعملية

يتم تقديم هذه المعادلة للحصول على الجلوكوز قبل المنتج الوسيط - المالتوز. المالتوز هو ثنائي السكاريد يتكون من جزيئين من الجلوكوز. من الواضح أن طرق الحصول على الجلوكوز من النشا ومن المالتوز هي نفسها. أي استمرارًا للتفاعل ، يمكننا وضع المعادلة التالية.

في الختام ، الأمر يستحق التلخيص الشروط اللازمةمن أجل استخراج الجلوكوز من النشا بنجاح.

الشروط اللازمة

• محفز (حمض الهيدروكلوريك أو الكبريتيك) ؛
• درجة الحرارة (100 درجة على الأقل) ؛
• الضغط (الغلاف الجوي كافٍ ، لكن زيادة الضغط تسرع العملية).

هذه الطريقة هي الأبسط ، مع عائد مرتفع للمنتج النهائي وتكاليف طاقة قليلة. لكنه ليس الوحيد. يتم الحصول على الجلوكوز أيضًا من السليلوز.

التحضير من السليلوز

يتوافق جوهر العملية تقريبًا تمامًا مع رد الفعل السابق.

يتم إعطاء تحضير الجلوكوز (الصيغة) من السليلوز. في الواقع ، هذه العملية أكثر تعقيدًا واستهلاكًا للطاقة. لذلك ، فإن منتج التفاعل هو نفايات من صناعة معالجة الأخشاب ، يتم سحقها إلى جزء صغير ، حجم الجسيمات منها 1.1 - 1.6 مم. يتم معالجة هذا المنتج أولاً بحمض الأسيتيك ، ثم ببيروكسيد الهيدروجين ، ثم بحمض الكبريتيك عند درجة حرارة لا تقل عن 110 درجة ومحلول هيدروليكي 5. مدة هذه العملية 3-5 ساعات. بعد ذلك ، لمدة ساعتين ، يحدث التحلل المائي بحمض الكبريتيك في درجة حرارة الغرفة والتحول المائي 4-5. يتبع ذلك التخفيف بالماء والعكس لمدة ساعة ونصف تقريبًا.

طرق القياس الكمي

بعد النظر في جميع طرق الحصول على الجلوكوز ، يجب دراسة طرق التحديد الكمي. هناك حالات يجب أن يشارك فيها المحلول المحتوي على الجلوكوز فقط في العملية التكنولوجية ، أي أن عملية تبخير السائل حتى يتم الحصول على البلورات غير ضرورية. ثم يطرح السؤال ، كيفية تحديد تركيز مادة معينة في الحل. يتم تحديد كمية الجلوكوز الناتجة في المحلول عن طريق طرق القياس الطيفي والقطبي والكروماتوجرافي. هناك أيضًا طريقة أكثر تحديدًا لتحديد - إنزيمية (باستخدام إنزيم الجلوكوزيداز). في هذه الحالة ، يكون الحساب بالفعل نتاج عمل هذا الإنزيم.

تطبيق الجلوكوز

في الطب ، يستخدم الجلوكوز للتسمم (يمكن أن يكون كلاهما تسمم غذائي، ونشاط العدوى). في هذه الحالة ، يتم إعطاء محلول الجلوكوز عن طريق الوريد باستخدام قطارة. هذا يعني أن الجلوكوز في الصيدلة مضاد أكسدة عالمي. كما تلعب هذه المادة دورًا مهمًا في الكشف عن داء السكري وتشخيصه. يعمل الجلوكوز هنا كاختبار إجهاد.

في صناعة المواد الغذائية والطهي ، يحتل الجلوكوز مساحة كبيرة جدًا مكانة هامة. بشكل منفصل ، يجب الإشارة إلى دور الجلوكوز في صناعة النبيذ والبيرة وإنتاج لغو. حولحول طريقة مثل الحصول على الإيثانول دعونا نفكر في هذه العملية بالتفصيل.

الحصول على الكحول

تتكون تقنية إنتاج الكحول من مرحلتين: التخمير والتقطير. التخمر ، بدوره ، يتم بمساعدة البكتيريا. في مجال التكنولوجيا الحيوية ، لطالما ولدت مزارع الكائنات الحية الدقيقة ، مما يسمح لك بالحصول على أقصى عائد من الكحول بأقل قدر من الوقت الذي تقضيه. في الحياة اليومية ، يمكن استخدام خميرة المائدة العادية كمساعدين للتفاعل.

بادئ ذي بدء ، يتم تخفيف الجلوكوز في الماء. يتم تخفيف الكائنات الدقيقة المستخدمة في حاوية أخرى. علاوة على ذلك ، يتم خلط السوائل الناتجة ورجها ووضعها في وعاء مع توصيل هذا الأنبوب بآخر (على شكل حرف U). يتم سكب الأنبوب الثاني في منتصف الأنبوب ، وتغلق نهاية الأنبوب بسدادة مطاطية بقضيب زجاجي مجوف له نهاية مسحوبة.

توضع هذه الحاوية في منظم حرارة عند درجة حرارة 25-27 درجة لمدة أربعة أيام. ستلاحظ العكارة في أنبوب به ماء كلس ، مما يشير إلى تفاعل ثاني أكسيد الكربون معه. بمجرد توقف إطلاق ثاني أكسيد الكربون ، يمكن اعتبار التخمير منتهيًا. بعد ذلك تأتي خطوة التقطير. في المختبر الخاص بتقطير الكحول ، تُستخدم مكثفات الراجع - وهي أجهزة يمر فيها الماء البارد على طول الجدار الخارجي ، وبالتالي تبريد الغاز المتشكل ونقله مرة أخرى إلى سائل.

في هذه المرحلة ، يجب تسخين السائل الموجود في الوعاء إلى 85-90 درجة. وهكذا ، فإن الكحول سوف يتبخر ، ولكن الماء لن يغلي.

آلية الحصول على الكحول

ضع في اعتبارك إنتاج الكحول من الجلوكوز في معادلة التفاعل: C6H12O6 \ u003d 2C2H5OH + 2CO2.

لذلك ، يمكن ملاحظة أن آلية إنتاج الإيثانول من الجلوكوز بسيطة للغاية. علاوة على ذلك ، فقد كان معروفًا للبشرية لقرون عديدة ، ووصل إلى الكمال تقريبًا.

قيمة الجلوكوز في حياة الإنسان

لذلك ، من خلال فهم معين لهذه المادة ، وخصائصها الفيزيائية والكيميائية ، واستخدامها في مختلف الصناعات ، يمكننا استنتاج ماهية الجلوكوز. إن الحصول عليه من السكريات المتعددة يعطي بالفعل فهمًا بأن الجلوكوز ، باعتباره المكون الرئيسي لجميع السكريات ، هو مصدر لا غنى عنه للطاقة بالنسبة للإنسان. نتيجة لعملية التمثيل الغذائي ، يتكون حمض الأدينوزين ثلاثي الفوسفوريك من هذه المادة ، والتي يتم تحويلها إلى وحدة طاقة.

ولكن ليس كل الجلوكوز الذي يدخل جسم الإنسان يجدد الطاقة. في حالة اليقظة ، يقوم الشخص بتحويل 50 بالمائة فقط من الجلوكوز المستلم إلى ATP. يتم تحويل الباقي إلى الجليكوجين وتخزينه في الكبد. يتحلل الجليكوجين بمرور الوقت ، وبالتالي ينظم مستويات السكر في الدم. من الناحية الكمية ، فإن محتوى هذه المادة في الجسم هو مؤشر مباشر على صحته. يعتمد الأداء الهرموني لجميع الأنظمة على كمية السكر في الدم. لذلك ، يجدر بنا أن نتذكر أن الاستخدام المفرط لهذه المادة يمكن أن يؤدي إلى عواقب وخيمة.

الجلوكوز للوهلة الأولى هو مادة بسيطة ومفهومة. حتى من وجهة نظر الكيمياء ، فإن جزيئاتها لها بنية بسيطة إلى حد ما ، والخصائص الكيميائية واضحة ومألوفة في الحياة اليومية. ولكن على الرغم من ذلك ، فإن الجلوكوز له أهمية كبيرة لكل من الشخص نفسه ولجميع مجالات حياته.

الخواص الكيميائيةالسكريات الأحادية ترجع إلى خصائص هيكلها.

ضع في اعتبارك الخصائص الكيميائية للجلوكوز كمثال.

تعرض السكريات الأحادية خصائص الكحوليات ومركبات الكربونيل.

I. ردود الفعل في مجموعة كاربونيل

1. الأكسدة.

أ) كما هو الحال مع جميع الألدهيدات ، تؤدي أكسدة السكريات الأحادية إلى الأحماض المقابلة. لذلك ، عندما يتأكسد الجلوكوز بمحلول أمونيا من هيدروكسيد الفضة ، يتشكل حمض الغلوكونيك (تفاعل "المرآة الفضية").

ملح حمض الغلوكونيك - غلوكونات الكالسيوم - دواء مشهور.

ب) تفاعل السكريات الأحادية مع هيدروكسيد النحاس عند تسخينها يؤدي أيضًا إلى أحماض الألدونيك.

قرميد أزرق أحمر

هذه التفاعلات نوعية للجلوكوز كألدهيد.

ج) عوامل مؤكسدة أقوى لا تؤكسد فقط مجموعة الألدهيد ، ولكن أيضًا مجموعة الكحول الأولية في مجموعة الكربوكسيل ، مما يؤدي إلى أحماض سكر ثنائي القاعدة (الداريك). عادة ، يتم استخدام حمض النيتريك المركز لهذه الأكسدة.

2. الانتعاش.

يؤدي تقليل السكريات إلى الكحوليات المتعددة الهيدروجين. يستخدم الهيدروجين في وجود النيكل وهيدريد الألومنيوم والليثيوم وما إلى ذلك كعامل اختزال.

3. على الرغم من تشابه الخواص الكيميائية للسكريات الأحادية مع الألدهيدات ، لا يتفاعل الجلوكوز مع هيدروسلفيت الصوديوم (NaHSO 3).

ثانيًا. ردود الفعل على مجموعات الهيدروكسيل

يتم إجراء التفاعلات على مجموعات الهيدروكسيل من السكريات الأحادية ، كقاعدة عامة ، في شكل نصفي (دوري).

1. الألكلة (تشكيل الإيثرات).

تحت تأثير كحول الميثيل في وجود كلوريد الهيدروجين الغازي ، يتم استبدال ذرة الهيدروجين في هيدروكسيل الجليكوسيد بمجموعة ميثيل.

عند استخدام عوامل ألكلة أقوى ، مثل ، على سبيل المثال ، ميثيل يوديد أو كبريتات ثنائي ميثيل ، يؤثر هذا التحول على جميع مجموعات الهيدروكسيل في السكاريد الأحادي.

2. أسيلة (تكوين استرات).

عندما يعمل أنهيدريد الخل على الجلوكوز ، يتم تكوين إستر - بنتاسيتيل الجلوكوز.

3. مثل جميع الكحولات متعددة الهيدروكسيل ، الجلوكوز مع هيدروكسيد النحاس (II) في البردمع تكوين جلوكونات النحاس (II) ، فإنه يعطي لونًا أزرق كثيفًا - تفاعل نوعي للجلوكوز ككحول متعدد الهيدروكسيل.

حل أزرق فاتح

ثالثا. ردود فعل محددة

1. الاحتراق (وكذلك الأكسدة الكاملة في كائن حي):

ج 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO 2 + 6H 2 O

2. تفاعلات التخمير

بالإضافة إلى ما سبق ، يتميز الجلوكوز أيضًا ببعض الخصائص المحددة - عمليات التخمير. التخمر هو تكسير جزيئات السكر تحت تأثير الإنزيمات (الإنزيمات). يتم تخمير السكريات مع مضاعفات ثلاث ذرات كربون. تتعدد أنواع التخمير ومن أشهرها ما يلي:

أ) التخمير الكحولي

C 6 H 12 O 6 → 2CH 3 -CH 2 OH (كحول إيثيلي) + 2CO 2

ب) تخمير حمض اللاكتيك

ج) التخمير الزبداني

C 6 H 12 O 6 → CH 3 -CH 2 -CH 2 -COOH (حمض الزبد) + 2H 2 + 2CO 2

أنواع التخمير المذكورة التي تسببها الكائنات الحية الدقيقة لها أهمية عملية واسعة. على سبيل المثال ، الكحول - لإنتاج الكحول الإيثيلي ، وصناعة النبيذ ، والتخمير ، وما إلى ذلك ، وحمض اللاكتيك - لإنتاج حمض اللاكتيك ومنتجات الألبان المخمرة.

يدخل الفركتوز في جميع التفاعلات المميزة للكحول متعدد الهيدروكسيل ، ومع ذلك ، فإن تفاعلات مجموعة الألدهيد ، على عكس الجلوكوز ، ليست مميزة لها.

الخواص الكيميائية ريبوز C 5 H 10 O 5 على غرار الجلوكوز.

د) الدور البيولوجي للجلوكوز.

D- الجلوكوز (سكر العنب) منتشر على نطاق واسع في الطبيعة: يوجد في العنب والفواكه الأخرى ، في العسل. إنه عنصر أساسي في دم وأنسجة الحيوانات ومصدر مباشر للطاقة للتفاعلات الخلوية. مستوى الجلوكوز في دم الإنسان ثابت ويتراوح بين 0.08-0.11٪. يحتوي حجم دم الشخص البالغ على 5-6 جم من الجلوكوز. هذا المقدار كافٍ لتغطية تكاليف طاقة الجسم لمدة 15 دقيقة. نشاط حياته. بالنسبة لبعض الأمراض ، على سبيل المثال ، مع المرض داء السكرييرتفع مستوى الجلوكوز في الدم ويخرج الفائض في البول. في الوقت نفسه ، يمكن أن تزيد كمية الجلوكوز في البول بنسبة تصل إلى 12٪ مقابل 0.1٪ المعتادة.

3. السكريات.

السكريات قليلة السكاريد هي كربوهيدرات تحتوي جزيئاتها من 2 إلى 8-10 بقايا أحادية السكاريد متصلة بواسطة روابط جليكوسيدية. وفقًا لهذا ، يتم تمييز السكاريد ، والسكريات الثلاثية ، وما إلى ذلك.

السكريات الثنائية عبارة عن سكريات معقدة ، يتفكك كل جزيء منها عند التحلل المائي إلى جزيئين من السكريات الأحادية. تعد السكريات الثنائية ، جنبًا إلى جنب مع السكريات ، أحد المصادر الرئيسية للكربوهيدرات في طعام الإنسان والحيوان. من خلال هيكلها ، فإن السكاريد عبارة عن جليكوسيدات ، حيث يرتبط جزيئين أحادي السكاريد برابطة جليكوسيدية.

بنية

1. قد تحتوي جزيئات السكاريد على اثنين من بقايا أحادي السكاريد أو اثنين من بقايا السكريات الأحادية المختلفة ؛

2. يمكن أن تكون الروابط المتكونة بين بقايا السكاريد الأحادي من نوعين:

أ) هيدروكسيل نصفي لكلا جزيئات السكريات الأحادية تشارك في تكوين الرابطة. على سبيل المثال ، تكوين جزيء السكروز ؛

ب) يشارك هيدروكسيل نصفي أحادي السكاريد وهيدروكسيل الكحول لسكاريد آخر في تكوين الرابطة. على سبيل المثال ، تكوين جزيئات المالتوز واللاكتوز والسيلوبيوز.

لتأسيس بنية السكاريد ، من الضروري معرفة: ما هي السكريات الأحادية التي يتم بناؤها منها ، ما هو تكوين المراكز الشاذة لهذه السكريات الأحادية (- أو -) ، ما هي أحجام الحلقة (فورانوز أو بيرانوز) ، وأي هيدروكسيل متورط في جزيئين أحادي السكاريد.

تنقسم السكريات الثنائية إلى مجموعتين: مختزلة وغير مختزلة.

من بين السكاريد ، المالتوز واللاكتوز والسكروز معروفة بشكل خاص.

المالتوز (سكر الشعير) ، وهو α-glucopyranosyl- (1-4) -α-glucopyranose ، يتشكل كوسيط من خلال عمل الأميليز على النشا (أو الجليكوجين) ، ويحتوي على بقايا α-D- جلوكوز. ينتهي اسم السكر الذي يشارك هيدروكسيل نصفي في تكوين رابطة جليكوسيدية في "الطمي".

في جزيء المالتوز ، تحتوي بقايا الجلوكوز الثانية على هيدروكسيل نصفي حر. هذه السكاريد لها خصائص مختزلة.

يشمل تقليل السكريات الثنائية ، على وجه الخصوص ، المالتوز (سكر الشعير) الموجود في الشعير ، ط. تنبت ، ثم تجفف وتكسر الحبوب.

(مالتوز)

يتكون المالتوز من بقايا D-glucopyranose مرتبطة برابطة (1-4) - جليكوسيد ، أي يشارك هيدروكسيل الجليكوسيد لجزيء واحد وهيدروكسيل الكحول عند ذرة الكربون الرابعة لجزيء أحادي السكاريد آخر في تكوين رابطة إيثر. ذرة الكربون الشاذة (С 1) المشاركة في تكوين هذه الرابطة لها تكوين  ، والذرة الشاذة مع هيدروكسيل الجليكوسيد الحر (المشار إليه باللون الأحمر) يمكن أن تحتوي على كل من α- (α-maltose) و-config ( β- مالتوز).

المالتوز عبارة عن بلورة بيضاء ، عالية الذوبان في الماء ، حلوة المذاق ، ولكنها أقل بكثير من تلك الموجودة في السكر (السكروز).

كما يتضح ، يحتوي المالتوز على هيدروكسيل جليكوسيد حر ، ونتيجة لذلك يتم الاحتفاظ بالقدرة على فتح الحلقة والانتقال إلى شكل الألدهيد. في هذا الصدد ، المالتوز قادر على الدخول في تفاعلات مميزة للألدهيدات ، وعلى وجه الخصوص ، لإعطاء تفاعل "المرآة الفضية" ، لذلك يطلق عليه اسم ثنائي السكاريد المختزل. بالإضافة إلى ذلك ، يدخل المالتوز في العديد من التفاعلات المميزة للسكريات الأحادية ، على سبيل المثال ، فإنه يشكل الإيثرات والإسترات.

يوجد اللاكتوز ثنائي السكاريد (سكر الحليب) فقط في الحليب ويتكون من د-جالاكتوز ود-جلوكوز. هذا هو α-glucopyranosyl- (1-4) -glucopyranose:

نظرًا لأن جزيء اللاكتوز يحتوي على هيدروكسيل نصفي حر (في بقايا الجلوكوز) ، فإنه ينتمي إلى عدد السكاريد المختزل.

يعد السكروز (قصب السكر أو سكر البنجر) أحد أكثر أنواع السكاريد شيوعًا. سكر الطعام. يتكون جزيء السكروز من D- جلوكوز واحد وبقايا D- فركتوز. لذلك ، فهو α-glucopyranosyl- (1-2)--fructofuranoside:

على عكس معظم السكاريد ، لا يحتوي السكروز على هيدروكسيل نصفي حر وليس له خصائص اختزال.

السكروز (البنجر أو قصب السكر) هو ثنائي السكاريد غير المختزل. توجد في قصب السكر وبنجر السكر (تصل إلى 28٪ من المادة الجافة) وعصائر النباتات والفواكه. يتكون جزيء السكروز من α و D-glucopyranose و و D-fructofuranose.

(سكروز)

على عكس المالتوز ، تتشكل الرابطة الجليكوسيدية (1-2) بين السكريات الأحادية بسبب هيدروكسيل الجليكوسيد لكلا الجزيئين ، أي لا يوجد هيدروكسيل جليكوسيدى حر. نتيجة لذلك ، لا توجد قدرة مختزلة للسكروز ، ولا يعطي تفاعل "مرآة الفضة" ، لذلك يشار إليه على أنه ثنائي السكروز غير المختزل.

من بين السكريات الطبيعية ، القليل منها مهم. أشهرها رافينوز ، الذي يحتوي على بقايا الفركتوز والجلوكوز والجلاكتوز ، والتي توجد بكميات كبيرة في بنجر السكر وفي العديد من النباتات الأخرى.

بشكل عام ، تعتبر السكريات قليلة التعدد الموجودة في الأنسجة النباتية أكثر تنوعًا في تكوينها من السكريات قليلة التعدد الموجودة في الأنسجة الحيوانية.

كل منهم له نفس الصيغة التجريبية C 12 H 22 O 11 ، أي هي ايزومرات.

السكروز مادة بلورية بيضاء ، حلوة المذاق ، عالية الذوبان في الماء.

يتميز السكروز بتفاعلات على مجموعات الهيدروكسيل. مثل كل السكريات ، يتم تحويل السكروز عن طريق التحلل المائي الحمضي أو الأنزيمي إلى السكريات الأحادية التي يتكون منها.

السكريات الثنائية هي كربوهيدرات نموذجية تشبه السكر. هذه مواد بلورية صلبة عديمة اللون ، قابلة للذوبان في الماء للغاية ، ولها طعم حلو.

من السكريات أعلى قيمةيحتوي على سكروز C 12 H 22 O 11:

يتكون جزيء السكروز من بقايا جزيئات الجلوكوز والفركتوز.

يحتوي الجلوكوز أحادي السكاريد على الخصائص الكيميائية للكحول والألدهيدات.

تفاعلات الجلوكوز بواسطة مجموعات الكحول

يتفاعل الجلوكوز مع الأحماض الكربوكسيلية أو أنهيدريدها لتكوين الإسترات. على سبيل المثال ، مع أنهيدريد الخل:

يتفاعل الجلوكوز ، باعتباره كحول متعدد الهيدروكسيل ، مع هيدروكسيد النحاس (II) لتكوين محلول أزرق لامع من جليكوسيد النحاس (II):

تفاعلات الجلوكوز على مجموعة الألدهيد

تفاعل المرآة الفضية:

أكسدة الجلوكوز مع هيدروكسيد النحاس (II) عند تسخينه في وسط قلوي:

عند تعرضه لمياه البروم ، يتأكسد الجلوكوز أيضًا إلى حمض الجلوكونيك.

أكسدة الجلوكوز بحمض النيتريك يؤدي إلى حمض السكر ثنائي القاعدة:

الحد من الجلوكوز إلى السوربيتول الكحول سداسي الهيدرات:

تم العثور على السوربيتول في العديد من التوت والفواكه.

ثلاثة أنواع من تخمير الجلوكوز
بواسطة إنزيمات مختلفة

التخمير الكحولي:

التخمير اللاكتيكي:

التخمير الزبدي:

تفاعلات السكاريد

التحلل المائي للسكروز في وجود الأحماض المعدنية (H 2 SO 4، Hcl، H 2 CO 3):

أكسدة المالتوز (تقليل ثنائي السكاريد) ، مثل تفاعل "المرآة الفضية":

تفاعلات السكريات

يمكن أن يستمر التحلل المائي للنشا في وجود الأحماض أو الإنزيمات في خطوات. في ظروف مختلفةيمكن تمييز المنتجات المختلفة - الدكسترين أو المالتوز أو الجلوكوز:

النشا يعطي اللون الأزرق بمحلول مائي من اليود. عند تسخينه ، يختفي اللون ، وعندما يبرد ، يظهر مرة أخرى. تفاعل اليود النشا هو تفاعل نوعي للنشا. يُعتقد أن يوديد النشا هو مركب لإدراج اليود في الأنابيب الداخلية لجزيئات النشا.

التحلل المائي للسليلوز في وجود الأحماض:

نترات السليلوز مع حمض النيتريك المركز في وجود حامض الكبريتيك المركز. من بين ثلاثة نيتروستر محتملة (أحادية وثنائية وثلاثي نيتروستر) من السليلوز ، اعتمادًا على كمية حمض النيتريك ودرجة حرارة التفاعل ، يتشكل أحدها في الغالب. على سبيل المثال ، تكوين ثلاثي نتروسليلوز:

Trinitrocellulose ، ودعا البروكسيلينتستخدم في إنتاج مسحوق لا يدخن.

أستلة السليلوز عن طريق التفاعل مع أنهيدريد الخل في وجود أحماض الأسيتيك والكبريتيك:

من ثلاثي أسيتيل السليلوز احصل على ألياف صناعية - خلات.

يذوب السليلوز في كاشف من النحاس والأمونيا - محلول (OH) 2 في الأمونيا المركزة. عند تحمض مثل هذا الحل في شروط خاصةتلقي السليلوز في شكل خيوط.
هو - هي - ألياف النحاس.

تحت تأثير القلويات ثم ثاني كبريتيد الكربون على السليلوز ، يتم تشكيل زانثات السليلوز:

من محلول قلوي من هذا الزانثات ، يتم الحصول على ألياف السليلوز - فسكوزي.

تمارين.

1. أعط معادلات التفاعل التي يظهر فيها الجلوكوز: أ) خصائص الاختزال ؛ ب) خصائص مؤكسدة.

2. أعط معادلتين لتفاعلات تخمر الجلوكوز ، والتي يتم خلالها تكوين الأحماض.

3. من الجلوكوز ستحصل على: أ) ملح الكالسيوم لحمض كلورو أسيتيك (كلورو أسيتات الكالسيوم) ؛
ب) ملح البوتاسيوم - حمض البروموبيوتريك (-بروموبوتيريت البوتاسيوم).

4. تعرض الجلوكوز لأكسدة دقيقة بماء البروم. تم تسخين المركب الناتج باستخدام كحول الميثيل في وجود حمض الكبريتيك. اكتب المعادلات تفاعلات كيميائيةوتسمية المنتجات الناتجة.

5. ما عدد جرامات الجلوكوز التي تم تعريضها للتخمير الكحولي بمعدل 80٪ ، إذا تطلب الأمر 65.57 مل من محلول مائي 20٪ من هيدروكسيد الصوديوم (كثافة 1.22 جم / مل) لمعادلة أول أكسيد الكربون الناتج (IV)؟ كم غراما من بيكربونات الصوديوم تكونت في هذه الحالة؟

6. ما هي التفاعلات التي يمكن استخدامها للتمييز: أ) الجلوكوز من الفركتوز. ب) السكروز من المالتوز؟

7. حدد بنية المركب العضوي المحتوي على الأكسجين ، 18 جم منه يمكن أن يتفاعل مع 23.2 جم محلول الأمونياأكسيد الفضة Ag 2 O ، وحجم الأكسجين المطلوب لحرق نفس الكمية من هذه المادة يساوي الحجم المتكون أثناء الاحتراقثاني أكسيد الكربون.

8. ما الذي يفسر ظهور اللون الأزرق عندما يعمل محلول اليود على النشا؟

9. ما التفاعلات التي يمكن استخدامها للتمييز بين الجلوكوز والسكروز والنشا والسليلوز؟

10. أعط صيغة إستر السليلوز وحمض الخليك (وفقًا لثلاث مجموعات OH الوحدة الهيكلية للسليلوز). اسم هذا البث. أين يتم استخدام خلات السليلوز؟

11. ما الكاشف المستخدم لإذابة السليلوز؟

إجابات على تمارين للموضوع 2

الدرس 37

1. أ) تقليل خصائص الجلوكوز في التفاعل مع ماء البروم:

ب) الخواص المؤكسدة للجلوكوز في تفاعل الهدرجة التحفيزية لمجموعة الألدهيد:

2. تخمر الجلوكوز لتشكيل الأحماض العضوية:

5. احسب كتلة هيدروكسيد الصوديوم في محلول 20٪ بحجم 65.57 مل:

م(هيدروكسيد الصوديوم) = (هيدروكسيد الصوديوم) م(20٪ هيدروكسيد الصوديوم) = w الخامس= 0.2 1.22 65.57 = 16.0 جرام.

معادلة تفاعل التعادل مع تكوين NaHCO 3:

رد فعل (1) يستهلك م(CO2) = X= 16 44/40 = 17.6 جم ، و م(NaHCO3) = ذ= 16 84/40 = 33.6 جم.

رد فعل التخمر الكحولي للجلوكوز:

مع الأخذ في الاعتبار عائد 80٪ في التفاعل (2) ، نظريًا ، يجب تكوين ما يلي:

م(نظري) (CO 2) = 17.6 / 0.8 = 22 جم.

كتلة الجلوكوز: ض= 180 22 / (2 44) = 45 جم.

إجابه. م(ج 6 ح 12 س 6) = 45 جم ، م(NaHCO 3) = 33.6 جرام.

6. من الممكن التمييز بين: أ) الجلوكوز من الفركتوز و ب) السكروز من المالتوز باستخدام تفاعل "المرآة الفضية". يترسب الجلوكوز والمالتوز الفضة في هذا التفاعل ، بينما لا يتفاعل الفركتوز والسكروز.

7. يتضح من بيانات المشكلة أن المادة المرغوبة تحتوي على مجموعة ألدهيد ونفس العدد من ذرات C و O. قد يكون هذا كربوهيدرات C ن H2 نا ن. معادلات تفاعلات الأكسدة والاحتراق:

من معادلة التفاعل (1) الكتلة المولية للكربوهيدرات:

x= 18232 / 23.2 = 180 جم / مول ،

م(من ن H2 نا ن) = 12ن + 2ن + 16ن = 180, ن = 6.

إجابه.الجلوكوز C 6 H 12 O 6.

8. عندما يعمل محلول اليود على النشا ، يتم تكوين مركب ملون جديد. هذا ما يفسر ظهور اللون الأزرق.

9. من مجموعة المواد: الجلوكوز والسكروز والنشا والسليلوز - سنحدد الجلوكوز عن طريق تفاعل "المرآة الفضية".
يمكن تمييز النشا باللون الأزرق بمحلول مائي من اليود.
السكروز شديد الذوبان في الماء ، بينما السليلوز غير قابل للذوبان. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تحلل السكروز بسهولة حتى تحت تأثير حمض الكربونيك عند 40-50 درجة مئوية لتكوين الجلوكوز والفركتوز. يعطي هذا التحلل المائي رد فعل "مرآة فضية".
يتطلب التحلل المائي السليلوز الغليان لفترات طويلة في وجود حامض الكبريتيك.

10, 11. الإجابات في نص الدرس.