Реакцията на глюкоза с оцетна киселина. Химични свойства на глюкозата. Реакции при карбонилната група

Алкилиране Резултатът от взаимодействието зависи от естеството на алкилиращия агент и условията на реакцията Метанолът в присъствието на сух НС1 метилира само полуацетал или хемикетал хидроксил, образувайки б-и смесβ-метилглюкопиранозиди. Алкилирането на останалите хидроксилни групи може да се извърши само чрез действието на силни алкилиращи агенти, например диметилсулфат (CH 3) 2 SO 4 и алкали.

b-D-глюкопираноза метил-b-D-глюкопиранозид метил-b-D-глюкопиранозид

метил-2,3,4,5-тетраметил-b-D-глюкопиранозид

Ацилиране. Глюкозата лесно се естерифицира до образуване на естери. Ацилирането обикновено се извършва с излишък от оцетен анхидрид в присъствието на кисели (H 2 SO 4 , ZnCl 2 ) или основни (CH 3 COONa) катализатори. Съотношението между b- и b-аномерни пентаацетати може да се контролира чрез промяна на реакционните условия.

При повишени температурив резултат на обмени b- и c-ацетатиобразува се смес, състояща се от 90% b- и 10% b-аномери. При 0 °C се образува главно β-аномерът.

Реакции при карбонилната група

В резултат на взаимодействието на D-глюкоза с излишък от фенилхидразин, първо се образува фенилхидразон, който се дехидратира от втората молекула фенилхидразин, която в този случай се превръща в амоняк и анилин с образуването на втората карбонилна група. Последващата реакция на третата молекула фенилхидразин води до бис-фенилхидразон или озон.

Реакции на глюкоза с хидроксиламин. Глюкозните оксими в разтвори образуват тавтомерни циклични b- и c-форми.

Един от начините за скъсяване на глюкозната верига се основава на тази реакция:

Дехидратацията на оксима под действието на оцетен анхидрид е придружена от едновременно ацилиране на всички хидроксилни групи. В резултат на последващата трансестерификация с образуването на метилацетат и едновременното елиминиране на HCN се образува алдоза с въглеродна верига, скъсена с един въглероден атом в сравнение с първоначалната, D-арабиноза.

Дехидратация на глюкоза

Възниква под действието на минерални киселини и води до производно на фуран - 4-хидроксиметилфурфурол, който, губейки молекула на мравчена киселина, се превръща в левулинова (4-оксопентанова) киселина.

Окислителни реакции

Окислението на глюкозата може да се извърши с окислители с различна сила, които съответно дават различни продукти на окисление.

Глюкозата се окислява до гликонова киселина при меки условия от такива слаби окислители като:

Бромна вода Br 2 / H 2 O

Реактив на Толенс (реакция на "сребърно огледало"):

Разтвор на Фелинг: CuSO 4 + NaOH + KOOC-CHOHCHOHCOONа.

В резултат на реакцията се утаява червена утайка от меден оксид.

Силни окислители, като концентрирана HNO3, окисляват и двата крайни въглерода на глюкозата, за да образуват захар (гликар) двуосновни киселини:

В алкална среда обикновено протича окисление празнина C-Cвръзки и образуването на продукти на окисление с по-къса дължина на въглеродната верига.

Разцепването на глюкозата също се извършва чрез действието на периодатния йон IO - 4 или оловния тетраацетат (CH3COO) 4Rb - специфични реагенти за b-гликоловата група.

Анализът на продуктите на окисление ви позволява да установите структурата на монозахаридите.

В резултат на разграждането на D-глюкоза се образуват други реакционни продукти:

Реакции на възстановяване

Редукцията на глюкозата с натриева амалгама в разреден H 2 SO 4, NaBH 4 във вода или каталитично с водород над Ni, Pt, Pd е лесна, с образуването на многовалентни алкохоли. Глюкозата, когато се редуцира, дава D-сорбитол.

Ферментация на монозахариди

Отличително свойство на монозахаридите е способността им да влизат в анаеробно (без достъп на кислород) разцепване под въздействието на микроорганизми или ензими, изолирани от тях. Такива процеси се наричат ​​ферментация.

Естеството на ферментационните продукти зависи от вида на микроорганизма, условията, при които се извършва (рН, наличие или отсъствие на кислород, естеството на субстрата и др.).

Алкохолната ферментация е разграждането на глюкозата при анаеробни условия от смес от ензими - зимаза, която се секретира от дрождевите гъбички.

В резултат на анаеробно ензимно разцепване глюкозата се превръща в пирогроздена киселина, която се декарбоксилира от пируват декарбоксилаза. Полученият ацеталдехид се редуцира до етанол чрез редуциран никотинамид аденин динуклеотид (NADH), който е част от ензима алкохол дехидрогеназа.

Оцетна ферментация. Ако ферментацията се извършва в присъствието на кислород, тогава като основен продукт се получава оцетна киселина. В атмосферата на въздуха алкохолът, който се получава по време на процеса на ферментация, се окислява от кислород по време на катализа от алкохолоксидаза, секретирана от бактериите на оцетната киселина (Acetobacter).

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

Млечнокисела ферментация.При ензимната ферментация, под действието на Lactobacillus delbruckii, пирогроздената киселина се редуцира до млечна киселина с помощта на NADH.

г) Лимоненокиселата ферментация на глюкозата може да се извърши под действието на Aspergillusniger, Citromycespfefferianus, Citromycesgraber.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Глюкоза(C 6 H 12 O 6) - представляват бели кристали, сладки на вкус и силно разтворими във вода.

Молекулите на глюкозата могат да съществуват в линейна (алдехид алкохол с пет хидроксилни групи) и циклична форма (α- и β-глюкоза), като втората форма се получава от първата чрез взаимодействие на хидроксилната група при 5-ия въглероден атом с карбонилна група (Фиг. 1).

Ориз. 1. Форми на съществуване на глюкозата: а) β-глюкоза; б) а-глюкоза; в) линейна форма

Получаване на глюкоза

В промишлеността глюкозата се получава чрез хидролиза на полизахариди - нишесте и целулоза:

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

Химични свойства на глюкозата

Глюкозата има следните химични свойства:

1) Реакции, протичащи с участието на карбонилната група:

- глюкозата се окислява с амонячен разтвор на сребърен оксид (1) и меден (II) хидроксид (2) в глюконова киселина при нагряване

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).

- глюкозата може да се възстанови в шестводен алкохол - сорбитол

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

- глюкозата не влиза в някои реакции, характерни за алдехидите, например с натриев хидросулфит.

2) Реакции, протичащи с участието на хидроксилни групи:

- глюкозата дава син цвят с меден (II) хидроксид (качествена реакция за многовалентни алкохоли);

- образуване на етери. Под действието на метиловия алкохол един от водородните атоми се заменя с СН3 групата. Тази реакция включва гликозиден хидроксил, разположен при първия въглероден атом в цикличната форма на глюкозата

- образуване на естери. Под действието на оцетен анхидрид всичките пет -OH групи в молекулата на глюкозата се заместват с групата -O-CO-CH3.

3) Ферментация:

- млечнокисела ферментация

C 6 H 12 O 6 → 2CH 3 -CH (OH) -COOH.

- маслена ферментация

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

Приложение на глюкоза

Глюкозата се използва широко в текстилната промишленост за боядисване и печат на дизайни; изработка на огледала и коледна украса; в хранително-вкусовата промишленост; в микробиологичната промишленост като хранителна среда за производство на фуражни дрожди; в медицината за голямо разнообразие от заболявания, особено когато тялото е изтощено.

Примери за решаване на проблеми

ПРИМЕР 1

ПРИМЕР 2

Глюкозата на гръцки означава "сладка". В природата, в големи количества, се намира в соковете от горски плодове и плодове, включително гроздов сок, поради което е популярно наричан "винена захар".

История на откритията

Глюкозата е открита в началото на 19 век от английския лекар, химик и философ Уилям Праут. Това вещество придоби широка популярност, след като Анри Браконо го извлече от дървени стърготини през 1819 г.

Физични свойства

Глюкозата е безцветен кристален прах със сладък вкус. Той е силно разтворим във вода, концентрирана сярна киселина и реактив на Швайцер.

Структурата на молекулата

Както всички монозахариди, глюкозата е хетерофункционално съединение (молекулата съдържа няколко хидроксилни и една карбоксилна група). В случай на глюкоза, карбоксилната група е алдехид.

Общата формула за глюкозата е C6H12O6. Молекулите на това вещество имат циклична структура и два пространствени изомера на алфа и бета форми. В твърдо състояние алфа формата преобладава почти 100%. В разтвор бета формата е по-стабилна (тя заема приблизително 60%). Глюкозата е крайният продукт от хидролизата на всички поли- и дизахариди, т.е. производството на глюкоза се извършва в по-голямата част от случаите по този начин.

Получаване на вещество

В природата глюкозата се образува в растенията в резултат на фотосинтеза. Помислете за индустриални и лабораторни методи за получаване на глюкоза. В лабораторията това вещество е резултат от алдолна кондензация. В индустрията най-разпространеният начин е получаването на глюкоза от нишесте.

Нишестето е полизахарид, чиито моночасти са глюкозни молекули. Тоест, за да се получи, е необходимо полизахаридът да се разложи на моночасти. Как се извършва този процес?

Получаването на глюкоза от нишесте започва с факта, че нишестето се поставя в съд с вода и се смесва (нишестено мляко). Оставете друг съд с вода да заври. Струва си да се отбележи, че врящата вода трябва да бъде два пъти повече от нишестеното мляко. За да завърши реакцията за производство на глюкоза, е необходим катализатор. AT този случайтова е солена вода или Изчисленото количество се добавя към съд с вряща вода. След това бавно се налива нишестеното мляко. При този процес е много важно да не се получи паста, ако въпреки това се образува, варенето трябва да продължи, докато изчезне напълно. Средно варенето отнема час и половина. За да сте сигурни, че нишестето е напълно хидролизирано, е необходимо да се извърши качествена реакция. Към избраната проба се добавя йод. Ако течността стане синя на цвят, тогава хидролизата не е завършена, но ако стане кафява или червено-кафява, тогава в разтвора няма повече нишесте. Но този разтвор съдържа не само глюкоза, той е получен с помощта на катализатор, което означава, че киселината също има място. Как да премахнете киселината? Отговорът е прост: чрез неутрализиране с чиста креда и ситно натрошен порцелан.

Неутрализацията се проверява След това полученият разтвор се филтрира. Въпросът е малък: получената безцветна течност трябва да се изпари. Образуваните кристали са нашият краен резултат. Сега разгледайте производството на глюкоза от нишесте (реакция).

Химическата същност на процеса

Това уравнение за получаване на глюкоза е представено преди междинния продукт - малтоза. Малтозата е дизахарид, състоящ се от две молекули глюкоза. Ясно се вижда, че методите за получаване на глюкоза от нишесте и от малтоза са еднакви. Тоест, в продължение на реакцията, можем да поставим следното уравнение.

В заключение си струва да обобщим необходимите условияза успешно извличане на глюкоза от нишесте.

Необходимите условия

• катализатор (солна или сярна киселина);
• температура (най-малко 100 градуса);
• налягане (атмосферното е достатъчно, но увеличаването на налягането ускорява процеса).

Този метод е най-простият, с висок добив на крайния продукт и минимални енергийни разходи. Но той не е единственият. Глюкозата също се получава от целулоза.

Препарат от целулоза

Същността на процеса почти напълно съответства на предишната реакция.

Дадено е получаването на глюкоза (формула) от целулоза. Всъщност този процес е много по-сложен и енергоемък. И така, реакционният продукт е отпадък от дървообработващата промишленост, натрошен до фракция, чийто размер на частиците е 1,1 - 1,6 mm. Този продукт се третира първо с оцетна киселина, след това с водороден прекис, след това със сярна киселина при температура най-малко 110 градуса и хидромодул 5. Продължителността на този процес е 3-5 часа. След това в продължение на два часа се извършва хидролиза със сярна киселина при стайна температура и хидромодул 4-5. Следва разреждане с вода и обръщане за около час и половина.

Количествени методи

След като са разгледани всички методи за получаване на глюкоза, трябва да се проучат методи за нейното количествено определяне. Има ситуации, когато в технологичния процес трябва да участва само разтвор, съдържащ глюкоза, т.е. процесът на изпаряване на течността до получаване на кристали е излишен. Тогава възниква въпросът как да се определи каква е концентрацията на дадено вещество в разтвор. Полученото количество глюкоза в разтвора се определя чрез спектрофотометрични, поляриметрични и хроматографски методи. Съществува и по-специфичен метод за определяне - ензимен (чрез ензима глюкозидаза). В този случай изчислението вече е продуктите от действието на този ензим.

Приложение на глюкоза

В медицината глюкозата се използва за интоксикация (това може да бъде и двете хранително отравянеи инфекциозна активност). В този случай разтворът на глюкоза се прилага интравенозно с капкомер. Това означава, че във фармацията глюкозата е универсален антиоксидант. Също така, това вещество играе важна роля при откриването и диагностицирането на захарен диабет. Тук глюкозата действа като стрес тест.

В хранително-вкусовата промишленост и кулинарията глюкозата заема много важно място важно място. Отделно трябва да се посочи ролята на глюкозата във винопроизводството, производството на бира и лунна светлина. Това е заза такъв метод като получаване на етанол Нека разгледаме този процес подробно.

Получаване на алкохол

Технологията за производство на алкохол включва два етапа: ферментация и дестилация. Ферментацията от своя страна се осъществява с помощта на бактерии. В биотехнологиите отдавна се отглеждат култури от микроорганизми, които ви позволяват да получите максимален добив на алкохол с минимално време. В ежедневието обикновената трапезна мая може да се използва като помощник за реакция.

Първо, глюкозата се разрежда във вода. Използваните микроорганизми се разреждат в друг съд. Освен това получените течности се смесват, разклащат се и се поставят в контейнер с. Тази тръба е свързана с друга (U-образна). В средата на втората епруветка се излива Краят на епруветката се затваря с гумена запушалка с куха стъклена пръчка с изтеглен край.

Този контейнер се поставя в термостат при температура 25-27 градуса за четири дни. В епруветка с варовита вода ще се наблюдава мътност, което показва, че въглеродният диоксид е реагирал с нея. Веднага след като въглеродният диоксид спре да се отделя, ферментацията може да се счита за завършена. Следва стъпката на дестилация. В лабораторията за дестилация на алкохол се използват обратни хладници - устройства, в които студената вода преминава по външната стена, като по този начин охлажда образувания газ и го прехвърля обратно в течност.

На този етап течността, която е в нашия контейнер, трябва да се нагрее до 85-90 градуса. Така алкохолът ще се изпари, но водата няма да заври.

Механизмът за получаване на алкохол

Помислете за производството на алкохол от глюкоза в уравнението на реакцията: C6H12O6 \u003d 2C2H5OH + 2CO2.

И така, може да се отбележи, че механизмът за производство на етанол от глюкоза е много прост. Нещо повече, той е известен на човечеството от много векове и е доведен почти до съвършенство.

Стойността на глюкозата в човешкия живот

Така че, като имаме известно разбиране за това вещество, неговите физични и химични свойства, използване в различни индустрии, можем да заключим какво е глюкозата. Получаването му от полизахариди вече дава разбиране, че като основен компонент на всички захари, глюкозата е незаменим източник на енергия за хората. В резултат на метаболизма от това вещество се образува аденозинтрифосфорна киселина, която се превръща в единица енергия.

Но не цялата глюкоза, която влиза в човешкото тяло, отива за попълване на енергия. В будно състояние човек превръща само 50 процента от получената глюкоза в АТФ. Останалото се превръща в гликоген и се съхранява в черния дроб. Гликогенът се разгражда с времето, като по този начин регулира нивата на кръвната захар. Количествено съдържанието на това вещество в организма е пряк индикатор за неговото здраве. Хормоналното функциониране на всички системи зависи от количеството захар в кръвта. Ето защо си струва да запомните, че прекомерната употреба на това вещество може да доведе до сериозни последици.

Глюкозата на пръв поглед е проста и разбираема субстанция. Дори от гледна точка на химията, неговите молекули имат доста проста структура, а химичните свойства са ясни и познати в ежедневието. Но въпреки това глюкозата е от голямо значение както за самия човек, така и за всички сфери на живота му.

Химични свойствамонозахаридите се дължат на особеностите на тяхната структура.

Разгледайте химичните свойства на глюкозата като пример.

Монозахаридите проявяват свойствата на алкохоли и карбонилни съединения.

I. Реакции при карбонилната група

1. Окисляване.

а) Както при всички алдехиди, окислението на монозахаридите води до съответните киселини. Така че, когато глюкозата се окислява с амонячен разтвор на сребърен хидроксид, се образува глюконова киселина (реакцията на "сребърно огледало").

Сол на глюконова киселина - калциев глюконат - добре известно лекарство.

б) Реакцията на монозахаридите с меден хидроксид при нагряване също води до алдонови киселини.

синьо тухлено червено

Тези реакции са качествени за глюкозата като алдехид.

в) По-силните окислители окисляват не само алдехидната група, но и първичната алкохолна група в карбоксилната група, което води до двуосновни захарни (алдарови) киселини. Обикновено за това окисляване се използва концентрирана азотна киселина.

2. Възстановяване.

Редукцията на захарите води до многовалентни алкохоли. Като редуциращ агент се използва водород в присъствието на никел, литиево-алуминиев хидрид и др.

3. Въпреки сходството на химичните свойства на монозахаридите с алдехиди, глюкозата не реагира с натриев хидросулфит (NaHSO 3).

II. Реакции на хидроксилни групи

Реакциите върху хидроксилните групи на монозахаридите се извършват, като правило, в полуацетална (циклична) форма.

1. Алкилиране (образуване на етери).

Под действието на метилов алкохол в присъствието на газообразен хлороводород, водородният атом на гликозидния хидроксил се замества с метилова група.

Когато се използват по-силни алкилиращи агенти, като например метилйодид или диметилсулфат, такава трансформация засяга всички хидроксилни групи на монозахарида.

2. Ацилиране (образуване на естери).

Когато оцетният анхидрид действа върху глюкозата, се образува естер - пентаацетилглюкоза.

3. Както всички многовалентни алкохоли, глюкоза с меден (II) хидроксид на студенос образуването на меден (II) глюконат, той дава интензивен син цвят - качествена реакция за глюкозата като поливалентен алкохол.

ярко син разтвор

III. Специфични реакции

1. Изгаряне (както и пълно окисление в жив организъм):

C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 6 CO 2 + 6 H 2 O

2. Реакции на ферментация

В допълнение към горните, глюкозата се характеризира и с някои специфични свойства - процеси на ферментация. Ферментацията е разграждането на захарните молекули под въздействието на ензими (ензими). Захарите, кратни на три въглеродни атома, ферментират. Има много видове ферментация, сред които най-известните са следните:

а) алкохолна ферментация

C 6 H 12 O 6 → 2CH 3 -CH 2 OH (етилов алкохол) + 2CO 2

б) млечнокисела ферментация

в) маслена ферментация

C 6 H 12 O 6 → CH 3 -CH 2 -CH 2 -COOH (маслена киселина) + 2H 2 + 2CO 2

Споменатите видове ферментация, причинени от микроорганизми, имат широко практическо значение. Например, алкохол - за производството на етилов алкохол, във винопроизводството, пивоварството и др., и млечна киселина - за производство на млечна киселина и ферментирали млечни продукти.

Фруктозата влиза във всички реакции, характерни за поливалентните алкохоли, но реакциите на алдехидната група, за разлика от глюкозата, не са характерни за нея.

Химични свойства рибоза C 5 H 10 O 5 подобно на глюкозата.

Г) Биологичната роля на глюкозата.

D-глюкозата (гроздова захар) е широко разпространена в природата: намира се в гроздето и другите плодове, в меда. Той е основен компонент на кръвта и тъканите на животните и пряк източник на енергия за клетъчни реакции. Нивото на глюкозата в човешката кръв е постоянно и е в диапазона 0,08-0,11%. Целият кръвен обем на възрастен съдържа 5-6 g глюкоза. Това количество е достатъчно, за да покрие енергийните разходи на тялото за 15 минути. жизнената му дейност. За някои патологии, например, с болест диабетНивото на кръвната захар се повишава и излишъкът се отделя с урината. В същото време количеството глюкоза в урината може да се увеличи до 12% срещу обичайните 0,1%.

3. Дизахариди.

Олигозахаридите са въглехидрати, чиито молекули съдържат от 2 до 8-10 монозахаридни остатъка, свързани с гликозидни връзки. В съответствие с това се разграничават дизахариди, тризахариди и др.

Дизахаридите са сложни захари, всяка молекула от които при хидролиза се разпада на две молекули монозахариди. Дизахаридите, заедно с полизахаридите, са един от основните източници на въглехидрати в храната на хората и животните. По своята структура дизахаридите са гликозиди, в които две монозахаридни молекули са свързани чрез гликозидна връзка.

Структура

1. Дизахаридните молекули могат да съдържат два остатъка от един монозахарид или два остатъка от различни монозахариди;

2. Връзките, образувани между монозахаридните остатъци, могат да бъдат два вида:

а) в образуването на връзката участват полуацетални хидроксили на двете монозахаридни молекули. Например образуването на молекула захароза;

б) в образуването на връзката участват полуацеталният хидроксил на един монозахарид и алкохолният хидроксил на друг монозахарид. Например образуването на молекули малтоза, лактоза и целобиоза.

За да се установи структурата на дизахаридите, е необходимо да се знае: от какви монозахариди е изграден, каква е конфигурацията на аномерните центрове на тези монозахариди (- или -), какви са размерите на пръстените (фураноза или пираноза), и кои хидроксилни групи участват в две монозахаридни молекули.

Дизахаридите се делят на две групи: редуциращи и нередуциращи.

Сред дизахаридите малтозата, лактозата и захарозата са особено добре известни.

Малтозата (малцова захар), която е α-глюкопиранозил-(1-4)-α-глюкопираноза, се образува като междинен продукт от действието на амилазите върху нишесте (или гликоген), съдържа два α-D-глюкозни остатъка. Името на захарта, чийто полуацетален хидроксил участва в образуването на гликозидна връзка, завършва на "тин".

В молекулата на малтозата вторият глюкозен остатък има свободен полуацетален хидроксил. Такива дизахариди имат редуциращи свойства.

Редуциращите дизахариди включват по-специално малтозата (малцова захар), съдържаща се в малца, т.е. покълнали, а след това изсушени и натрошени зърна от зърнени култури.

(малтоза)

Малтозата е съставена от два D-глюкопиранозни остатъка, свързани с (1-4)-гликозидна връзка, т.е. гликозидният хидроксил на една молекула и алкохолният хидроксил при четвъртия въглероден атом на друга монозахаридна молекула участват в образуването на етерна връзка. Аномерният въглероден атом (С 1), участващ в образуването на тази връзка, има -конфигурация, а аномерният атом със свободен гликозиден хидроксил (обозначен в червено) може да има както α- (α-малтоза), така и β-конфигурация ( β-малтоза).

Малтозата е бял кристал, силно разтворим във вода, сладък на вкус, но много по-малко от този на захарта (захароза).

Както се вижда, малтозата съдържа свободен гликозиден хидроксил, в резултат на което се запазва способността за отваряне на пръстена и преминаване към алдехидната форма. В тази връзка малтозата е в състояние да влезе в реакции, характерни за алдехидите, и по-специално да даде реакцията на "сребърно огледало", поради което се нарича редуциращ дизахарид. Освен това малтозата влиза в много реакции, характерни за монозахаридите, например, образува етери и естери.

Дизахаридът лактоза (млечна захар) се намира само в млякото и се състои от D-галактоза и D-глюкоза. Това е α-глюкопиранозил-(1-4)-глюкопираноза:

Тъй като молекулата на лактозата съдържа свободен полуацетален хидроксил (в глюкозния остатък), тя принадлежи към броя на редуциращите дизахариди.

Един от най-разпространените дизахариди е захарозата (захар от тръстика или цвекло). хранителна захар. Молекулата на захарозата се състои от един D-глюкозен и един D-фруктозен остатък. Следователно, това е α-глюкопиранозил-(1-2)-β-фруктофуранозид:

За разлика от повечето дизахариди, захарозата няма свободен полуацетален хидроксил и няма редуциращи свойства.

Захарозата (цвеклова или тръстикова захар) е нередуциращ дизахарид. Намира се в захарна тръстика, захарно цвекло (до 28% сухо вещество), растителни сокове и плодове. Молекулата на захарозата е изградена от α,D-глюкопираноза и β,D-фруктофураноза.

(захароза)

За разлика от малтозата, гликозидната връзка (1-2) между монозахаридите се образува поради гликозидните хидроксилни групи на двете молекули, т.е. няма свободен гликозиден хидроксил. В резултат на това няма редуцираща способност на захарозата, тя не дава реакцията на "сребърно огледало", поради което се нарича нередуциращи дизахариди.

Сред естествените тризахариди малко са важни. Най-известната е рафинозата, която съдържа остатъци от фруктоза, глюкоза и галактоза, която се намира в големи количества в захарното цвекло и в много други растения.

Като цяло, олигозахаридите, присъстващи в растителните тъкани, са по-разнообразни по своя състав от олигозахаридите в животинските тъкани.

Всички те имат една и съща емпирична формула C 12 H 22 O 11, т.е. са изомери.

Захарозата е бяло кристално вещество, сладко на вкус, силно разтворимо във вода.

Захарозата се характеризира с реакции на хидроксилни групи. Както всички дизахариди, захарозата се превръща чрез киселинна или ензимна хидролиза в монозахаридите, от които се състои.

Дизахаридите са типични захароподобни въглехидрати; Това са твърди безцветни кристални вещества, много разтворими във вода, със сладък вкус.

От дизахариди най-висока стойностсъдържа захароза C 12 H 22 O 11:

Молекулата на захарозата се състои от остатъци от молекули на глюкоза и фруктоза.

Монозахаридът глюкоза има химичните свойства на алкохолите и алдехидите.

Реакции на глюкоза с алкохолни групи

Глюкозата реагира с карбоксилни киселини или техни анхидриди, за да образува естери. Например с оцетен анхидрид:

Като поливалентен алкохол, глюкозата реагира с меден (II) хидроксид, за да образува ярко син разтвор на меден (II) гликозид:

Реакции на глюкоза върху алдехидната група

Реакция на сребърно огледало:

Окисляване на глюкоза с меден (II) хидроксид при нагряване в алкална среда:

Когато е изложена на бромна вода, глюкозата също се окислява до глюконова киселина.

Окисляването на глюкозата с азотна киселина води до двуосновна захарна киселина:

Редукция на глюкозата до шествалентен алкохол сорбитол:

Сорбитолът се намира в много горски плодове и плодове.

Три вида ферментация на глюкоза
чрез различни ензими

Алкохолна ферментация:

Млечнокисела ферментация:

Маслена ферментация:

Дизахаридни реакции

Хидролиза на захароза в присъствието на минерални киселини (H 2 SO 4, Hcl, H 2 CO 3):

Окисляване на малтоза (редуциращ дизахарид), като реакцията на "сребърно огледало":

Реакции на полизахариди

Хидролизата на нишестето в присъствието на киселини или ензими може да протича на стъпки. AT различни условиямогат да се разграничат различни продукти - декстрини, малтоза или глюкоза:

Нишестето дава син цвят с воден разтвор на йод. При нагряване цветът изчезва, а при охлаждане се появява отново. Реакцията на нишесте йод е качествена реакция на нишесте. Смята се, че нишестеният йодид е съединение на включване-включване на йод във вътрешните тубули на молекулите на нишестето.

Хидролиза на целулоза в присъствието на киселини:

Нитриране на целулоза с концентрирана азотна киселина в присъствието на концентрирана сярна киселина. От трите възможни нитроестери (моно-, ди- и тринитроестери) на целулозата, в зависимост от количеството азотна киселина и температурата на реакцията, се образува предимно един от тях. Например образуването на тринитроцелулоза:

Тринитроцелулоза, наречена пироксилинизползвани при производството на бездимен барут.

Ацетилиране на целулоза чрез реакция с оцетен анхидрид в присъствието на оцетна и сярна киселина:

От триацетилцелулозата получавате изкуствени влакна - ацетат.

Целулозата се разтваря в медно-амонячен реагент - разтвор на (ОН) 2 в концентриран амоняк. При подкисляване на такъв разтвор в специални условияполучават целулоза под формата на нишки.
То - медни влакна.

Под действието на алкали и след това въглероден дисулфид върху целулозата се образува целулозен ксантогенат:

От алкален разтвор на такъв ксантоген се получават целулозни влакна - вискоза.

УПРАЖНЕНИЯ.

1. Дайте уравнения на реакциите, при които глюкозата проявява: а) редуциращи свойства; б) окислителни свойства.

2. Дайте две уравнения за реакциите на ферментация на глюкоза, по време на които се образуват киселини.

3. От глюкозата ще получите: а) калциева сол на хлороцетната киселина (калциев хлороацетат);
б) калиева сол - броммаслена киселина (-калиев бромобутират).

4. Глюкозата се подлага на внимателно окисляване с бромна вода. Полученото съединение се нагрява с метилов алкохол в присъствието на сярна киселина. Напишете уравнения химична реакцияи наименувайте получените продукти.

5. Колко грама глюкоза са били подложени на алкохолна ферментация с добив 80%, ако са необходими 65,57 ml 20% воден разтвор на натриев хидроксид (плътност 1,22 g / ml) за неутрализиране на получения въглероден оксид (IV)? Колко грама натриев бикарбонат се образуват в този случай?

6. С какви реакции може да се разграничи: а) глюкозата от фруктозата; б) захароза от малтоза?

7. Определете структурата на кислородсъдържащо органично съединение, 18 g от което може да реагира с 23,2 g разтвор на амоняксребърен оксид Ag 2 O , а обемът кислород, необходим за изгаряне на същото количество от това вещество, е равен на обема, образуван при изгарянето му CO2.

8. Какво обяснява появата на син цвят, когато йодният разтвор действа върху нишестето?

9. Какви реакции могат да се използват за разграничаване на глюкоза, захароза, нишесте и целулоза?

10. Дайте формулата на целулозен естер и оцетна киселина (според три ОН групи структурна единица на целулозата). Дайте име на това предаване. Къде се използва целулозен ацетат?

11. Какъв реагент се използва за разтваряне на целулоза?

Отговори на упражнения към тема 2

Урок 37

1. а) Редуциращи свойства на глюкозата при реакция с бромна вода:

б) Окислителни свойства на глюкозата в реакцията на каталитично хидрогениране на алдехидната група:

2. ферментация на глюкоза до образуване органични киселини:

5. Изчислете масата на NaOH в 20% разтвор с обем 65,57 ml:

м(NaOH) = (NaOH) м(20% NaOH) = w V= 0,2 1,22 65,57 = 16,0 g.

Уравнението за реакцията на неутрализация с образуването на NaHCO3:

Реакция (1) консумира м(CO2) = х\u003d 16 44/40 \u003d 17,6 g и м(NaHCO3) = г\u003d 16 84/40 \u003d 33,6 g.

Реакция на алкохолна ферментация на глюкоза:

Като се вземе предвид добивът от 80% в реакция (2), теоретично трябва да се образува следното:

м(теор.) (CO 2) \u003d 17,6 / 0,8 \u003d 22 g.

Маса на глюкозата: z\u003d 180 22 / (2 44) \u003d 45 g.

Отговор. м(C 6 H 12 O 6) = 45 g, м(NaHC03) = 33,6 g.

6. Възможно е да се разграничи: а) глюкоза от фруктоза и б) захароза от малтоза чрез реакцията на „сребърно огледало“. Глюкозата и малтозата утаяват сребро при тази реакция, докато фруктозата и захарозата не реагират.

7. От данните на задачата следва, че желаното вещество съдържа алдехидна група и същия брой атоми С и О. Това може да е въглехидрат С н H2 нО н. Уравнения за реакциите на неговото окисляване и изгаряне:

От уравнението на реакцията (1) моларната маса на въглехидрата:

х\u003d 18 232 / 23,2 \u003d 180 g / mol,

М(ОТ н H2 нО н) = 12н + 2н + 16н = 180, н = 6.

Отговор.Глюкоза C 6 H 12 O 6.

8. Когато йодният разтвор действа върху нишестето, се образува ново оцветено съединение. Това обяснява появата на синия цвят.

9. От набора от вещества: глюкоза, захароза, нишесте и целулоза - ще определим глюкозата чрез реакцията на „сребърно огледало“.
Нишестето се отличава със синьо оцветяване с воден разтвор на йод.
Захарозата е много разтворима във вода, докато целулозата е неразтворима. В допълнение, захарозата лесно се хидролизира дори под действието на въглена киселина при 40-50 ° C, за да се образуват глюкоза и фруктоза. Този хидролизат дава реакция на "сребърно огледало".
Хидролизата на целулозата изисква продължително кипене в присъствието на сярна киселина.

10, 11. Отговорите са в текста на урока.