Gliukozės reakcija su acto rūgštimi. Gliukozės cheminės savybės. Reakcijos prie karbonilo grupės

Alkilinimas.Sąveikos rezultatas priklauso nuo alkilinančio agento pobūdžio ir reakcijos sąlygų Metanolis esant sausam HCl metilina tik pusacetalį arba hemiketalinį hidroksilą, sudarydamas b ir mišinysβ-metilgliukopiranozidai. Likusias hidroksilo grupes alkilinti galima tik naudojant stiprius alkilinančius agentus, pavyzdžiui, dimetilsulfatą (CH3)2SO4 ir šarmą.

b-D-gliukopiranozės metil-b-D-gliukopiranozidas metil-b-D-gliukopiranozidas

metil-2,3,4,5-tetrametil-b-D-gliukopiranozidas

Acilinimas. Gliukozė lengvai esterinama, kad susidarytų esteriai. Acilinimas paprastai atliekamas su acto anhidrido pertekliumi, esant rūgštiniams (H 2 SO 4, ZnCl 2) arba baziniams (CH 3 COONa) katalizatoriams. Santykis tarp b- ir b-anomerinių pentaacetatų gali būti kontroliuojamas keičiant reakcijos sąlygas.

At pakilusios temperatūros dėl pasikeitimų b- ir c-acetatai susidaro mišinys, susidedantis iš 90% b- ir 10% b-anomerų. 0 °C temperatūroje daugiausia susidaro β-anomeras.

Reakcijos prie karbonilo grupės

Dėl D-gliukozės sąveikos su fenilhidrazino pertekliumi pirmiausia susidaro fenilhidrazonas, kurį dehidratuoja antroji fenilhidrazino molekulė, kuri šiuo atveju virsta amoniaku ir anilinu, susidarant antrajai karbonilo grupei. Vėlesnė trečiosios fenilhidrazino molekulės reakcija veda į bis-fenilhidrazoną arba ozoną.

Gliukozės reakcijos su hidroksilaminu. Gliukozės oksimai tirpaluose sudaro tautomerines ciklines b ir c formas.

Vienas iš būdų sutrumpinti gliukozės grandinę yra pagrįstas šia reakcija:

Oksimo dehidrataciją veikiant acto rūgšties anhidridui lydi visų hidroksilo grupių acilinimas. Dėl vėlesnio peresterifikavimo, susidarant metilacetatui ir kartu pašalinant HCN, susidaro aldozė su anglies grandine, sutrumpinta vienu anglies atomu, palyginti su pradine D-arabinoze.

Gliukozės dehidratacija

Susidaro veikiant mineralinėms rūgštims ir susidaro furano darinys – 4-hidroksimetilfurfurolas, kuris, praradęs skruzdžių rūgšties molekulę, virsta levulino (4-oksopentano) rūgštimi.

Oksidacijos reakcijos

Gliukozės oksidacija gali būti atliekama naudojant įvairaus stiprumo oksiduojančius agentus, kurie atitinkamai suteikia skirtingus oksidacijos produktus.

Gliukozė švelniomis sąlygomis oksiduojama į glikono rūgštį tokiais silpnais oksidatoriais kaip:

Bromo vanduo Br 2 / H 2 O

Tollenso reagentas („sidabrinio veidrodžio“ reakcija):

Felingo tirpalas: CuSO 4 + NaOH + KOOC-CHOHCHOHCOONа.

Dėl reakcijos nusėda raudonos vario oksido nuosėdos.

Stiprūs oksidatoriai, tokie kaip koncentruotas HNO3, oksiduoja abi gliukozės galines anglies atomus, kad susidarytų cukraus (glikaro) dvibazinės rūgštys:

Šarminėje aplinkoje oksidacija paprastai vyksta tarpas C-C ryšiai ir trumpesnio anglies grandinės ilgio oksidacijos produktų susidarymas.

Gliukozės skilimas taip pat atliekamas veikiant periodato jonui IO - 4 arba švino tetraacetatui (CH3COO) 4 Rb - specifiniams b-glikolio grupei reagentams.

Oksidacijos produktų analizė leidžia nustatyti monosacharidų struktūrą.

Skilus D-gliukozei, susidaro kiti reakcijos produktai:

Atsigavimo reakcijos

Gliukozę redukuoti natrio amalgama praskiestame H 2 SO 4, NaBH 4 vandenyje arba kataliziškai su vandeniliu per Ni, Pt, Pd yra lengva, susidaro polihidroksiliai alkoholiai. Sumažėjus gliukozei, gaunamas D-sorbitolis.

Monosacharidų fermentacija

Išskirtinė monosacharidų savybė yra jų gebėjimas patekti į anaerobinį (be deguonies prieigos) skilimą veikiant mikroorganizmams ar iš jų išskirtiems fermentams. Tokie procesai vadinami fermentacija.

Fermentacijos produktų pobūdis priklauso nuo mikroorganizmo tipo, sąlygų, kuriomis jis vykdomas (pH, deguonies buvimas ar nebuvimas, substrato pobūdis ir kt.).

Alkoholinė fermentacija – tai gliukozės skaidymas anaerobinėmis sąlygomis veikiant fermentų mišiniui – zimaizei, kurią išskiria mielių grybai.

Dėl anaerobinio fermentinio skilimo gliukozė paverčiama piruvo rūgštimi, kuri dekarboksilinama piruvato dekarboksilaze. Gautas acetaldehidas redukuojamas į etanolį redukuotu nikotinamido adenino dinukleotidu (NADH), kuris yra alkoholio dehidrogenazės fermento dalis.

Acto fermentacija. Jei fermentacija vykdoma esant deguoniui, pagrindinis produktas yra acto rūgštis. Oro atmosferoje rūgimo proceso metu susidarantis alkoholis oksiduojamas deguonimi, katalizuojant alkoholio oksidazei, kurią išskiria acto rūgšties bakterijos (Acetobacter).

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

Pieno rūgšties fermentacija.Fermentinės fermentacijos metu, veikiant Lactobacillus delbruckii, piruvo rūgštis NADH pagalba redukuojama į pieno rūgštį.

d) Gliukozės fermentacija citrinų rūgštimi gali būti atliekama naudojant Aspergillusniger, Citromycespfefferianus, Citromycesgraber.

APIBRĖŽIMAS

gliukozė(C 6 H 12 O 6) – balti kristalai, saldaus skonio ir gerai tirpūs vandenyje.

Gliukozės molekulės gali egzistuoti linijinės (aldehido alkoholis su penkiomis hidroksilo grupėmis) ir ciklinės formos (α- ir β-gliukozė), o antroji forma gaunama iš pirmosios, sąveikaujant hidroksilo grupei prie 5-ojo anglies atomo su karbonilo grupe. (1 pav.).

Ryžiai. 1. Gliukozės egzistavimo formos: a) β-gliukozė; b) α-gliukozės; c) tiesinė forma

Gliukozės gavimas

Pramonėje gliukozė gaunama hidrolizuojant polisacharidus - krakmolą ir celiuliozę:

(C6H10O5) x + H2O (H+) → xC6H12O6.

Gliukozės cheminės savybės

Gliukozė turi šias chemines savybes:

1) Reakcijos, vykstančios dalyvaujant karbonilo grupei:

- kaitinama gliukozė oksiduojama sidabro oksido (1) ir vario (II) hidroksido (2) amoniako tirpalu į gliukono rūgštį

CH2OH-(CHOH)4-CH=O + Ag2O → CH2OH-(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).

- gliukozė gali virsti šešiahidroksiliu alkoholiu - sorbitoliu

CH2OH-(CHOH)4-CH \u003d O + 2 [H] → CH2OH-(CHOH)4-CH2OH.

- gliukozė nepatenka į kai kurias reakcijas, būdingas aldehidams, pavyzdžiui, su natrio hidrosulfitu.

2) Reakcijos, vykstančios dalyvaujant hidroksilo grupėms:

- gliukozė su vario (II) hidroksidu suteikia mėlyną spalvą (kokybinė daugiahidroalkoholių reakcija);

- eterių susidarymas. Veikiant metilo alkoholiui, vienas iš vandenilio atomų pakeičiamas CH 3 grupe. Šioje reakcijoje dalyvauja glikozidinis hidroksilas, esantis pirmame anglies atome ciklinėje gliukozės formoje.

- esterių susidarymas. Veikiant acto rūgšties anhidridui, visos penkios -OH grupės gliukozės molekulėje pakeičiamos -O-CO-CH 3 grupe.

3) Fermentacija:

- pieno rūgšties fermentacija

C6H12O6 → 2CH3-CH(OH)-COOH.

- sviesto fermentacija

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

Gliukozės taikymas

Gliukozė plačiai naudojama tekstilės pramonėje dažymui ir spausdinimui; veidrodžių ir kalėdinių dekoracijų gamyba; maisto pramonėje; mikrobiologinėje pramonėje kaip maistinė terpė pašarinių mielių gamybai; medicinoje nuo įvairiausių ligų, ypač kai organizmas yra išsekęs.

Problemų sprendimo pavyzdžiai

1 PAVYZDYS

2 PAVYZDYS

Gliukozė graikų kalba reiškia „saldus“. Gamtoje dideliais kiekiais jo randama uogų ir vaisių sultyse, taip pat ir vynuogių sultyse, todėl liaudyje ji vadinama „vyno cukrumi“.

Atradimų istorija

Gliukozę XIX amžiaus pradžioje atrado anglų gydytojas, chemikas ir filosofas Williamas Proutas. Ši medžiaga išpopuliarėjo po to, kai Henri Braccono 1819 m. ją išgavo iš pjuvenų.

Fizinės savybės

Gliukozė yra bespalviai saldaus skonio kristaliniai milteliai. Jis gerai tirpsta vandenyje, koncentruotoje sieros rūgštyje ir Schweitzerio reagente.

Molekulės sandara

Kaip ir visi monosacharidai, gliukozė yra heterofunkcinis junginys (molekulėje yra kelios hidroksilo ir viena karboksilo grupė). Gliukozės atveju karboksilo grupė yra aldehidas.

Bendra gliukozės formulė yra C6H12O6. Šios medžiagos molekulės turi ciklinę struktūrą ir du erdvinius alfa ir beta formų izomerus. Kietoje būsenoje alfa forma vyrauja beveik 100%. Tirpale beta forma yra stabilesnė (užima maždaug 60%). Gliukozė yra galutinis visų poli- ir disacharidų hidrolizės produktas, tai yra, tokiu būdu gliukozė gaminama daugeliu atvejų.

Medžiagos gavimas

Gamtoje gliukozė susidaro augaluose dėl fotosintezės. Apsvarstykite pramoninius ir laboratorinius gliukozės gavimo metodus. Laboratorijoje ši medžiaga yra aldolio kondensacijos rezultatas. Pramonėje labiausiai paplitęs būdas yra gauti gliukozę iš krakmolo.

Krakmolas yra polisacharidas, kurio viena dalis yra gliukozės molekulės. Tai yra, norint jį gauti, reikia suskaidyti polisacharidą į viena dalis. Kaip šis procesas vykdomas?

Gliukozės gavimas iš krakmolo prasideda nuo to, kad krakmolas dedamas į indą su vandeniu ir sumaišomas (krakmolo pienas). Užvirinkite kitą indą vandens. Verta žinoti, kad verdančio vandens turi būti dvigubai daugiau nei krakmolo pieno. Kad reakcija į gliukozę būtų baigta, reikalingas katalizatorius. IN Ši byla tai sūrus vanduo arba Apskaičiuotas kiekis pilamas į indą su verdančiu vandeniu. Tada pamažu pilamas krakmolo pienas. Šiame procese labai svarbu, kad negautų pastos, jei ji vis dėlto susidaro, reikia virti, kol ji visiškai išnyks. Vidutiniškai virimas trunka pusantros valandos. Norint įsitikinti, kad krakmolas yra visiškai hidrolizuotas, būtina atlikti kokybinę reakciją. Į pasirinktą mėginį pridedama jodo. Jei skystis tampa mėlynos spalvos, tada hidrolizė nebaigta, tačiau jei jis tampa rudas arba raudonai rudas, tirpale nebėra krakmolo. Bet šiame tirpale yra ne tik gliukozės, jis buvo gautas katalizatoriaus pagalba, vadinasi, rūgštis taip pat turi kur būti. Kaip pašalinti rūgštį? Atsakymas paprastas: neutralizuojant gryna kreida ir smulkiai susmulkintu porcelianu.

Neutralizacija tikrinama Tada gautas tirpalas filtruojamas. Esmė maža: susidaręs bespalvis skystis turi būti išgarintas. Susidarę kristalai yra mūsų galutinis rezultatas. Dabar apsvarstykite gliukozės gamybą iš krakmolo (reakciją).

Cheminė proceso esmė

Ši gliukozės gavimo lygtis pateikiama prieš tarpinį produktą – maltozę. Maltozė yra disacharidas, susidedantis iš dviejų gliukozės molekulių. Aiškiai matyti, kad gliukozės gavimo iš krakmolo ir maltozės metodai yra vienodi. Tai yra, tęsdami reakciją, galime pateikti tokią lygtį.

Apibendrinant, verta apibendrinti būtinas sąlygas siekiant sėkmingai išskirti gliukozę iš krakmolo.

Būtinos sąlygos

• katalizatorius (vandenilio chlorido arba sieros rūgštis);
• temperatūra (ne mažesnė kaip 100 laipsnių);
• slėgis (pakanka atmosferos, tačiau didėjantis slėgis pagreitina procesą).

Šis metodas yra pats paprasčiausias, pasižymintis dideliu galutinio produkto išeigumu ir minimaliomis energijos sąnaudomis. Bet jis ne vienintelis. Gliukozė taip pat gaunama iš celiuliozės.

Preparatas iš celiuliozės

Proceso esmė beveik visiškai atitinka ankstesnę reakciją.

Pateikiamas gliukozės (formulės) paruošimas iš celiuliozės. Tiesą sakant, šis procesas yra daug sudėtingesnis ir reikalaujantis daug energijos. Taigi reakcijos produktas yra medienos apdirbimo pramonės atliekos, susmulkintos iki frakcijos, kurių dalelių dydis yra 1,1 - 1,6 mm. Šis produktas iš pradžių apdorojamas acto rūgštimi, po to vandenilio peroksidu, vėliau – sieros rūgštimi ne žemesnėje kaip 110 laipsnių temperatūroje ir 5 hidromoduliu. Šio proceso trukmė 3-5 val. Tada dvi valandas hidrolizė vyksta su sieros rūgštimi kambario temperatūroje ir hidromoduliu 4-5. Po to skiedžiama vandeniu ir apverčiama maždaug pusantros valandos.

Kiekybinio nustatymo metodai

Apsvarsčius visus gliukozės gavimo būdus, reikėtų ištirti jos kiekybinio nustatymo metodus. Yra situacijų, kai technologiniame procese turėtų dalyvauti tik tirpalas, kuriame yra gliukozės, tai yra, skysčio išgarinimo procesas, kol gaunami kristalai, yra nereikalingas. Tada kyla klausimas, kaip nustatyti, kokią tam tikros medžiagos koncentraciją tirpale. Gautas gliukozės kiekis tirpale nustatomas spektrofotometriniais, poliarimetriniais ir chromatografiniais metodais. Yra ir konkretesnis nustatymo metodas – fermentinis (naudojant fermentą gliukozidazę). Šiuo atveju skaičiavimas jau yra šio fermento veikimo produktai.

Gliukozės taikymas

Medicinoje gliukozė naudojama apsinuodijimui (tai gali būti tiek apsinuodijimas maistu ir infekcijos aktyvumas). Šiuo atveju gliukozės tirpalas suleidžiamas į veną naudojant lašintuvą. Tai reiškia, kad vaistinėje gliukozė yra universalus antioksidantas. Be to, ši medžiaga atlieka svarbų vaidmenį nustatant ir diagnozuojant cukrinį diabetą. Čia gliukozė veikia kaip streso testas.

Maisto pramonėje ir kulinarijoje gliukozė užima labai svarbi vieta. Atskirai reikėtų nurodyti gliukozės vaidmenį vyno, alaus ir mėnulio gamyboje. Tai apie Apie tokį būdą kaip etanolio gavimas Panagrinėkime šį procesą išsamiai.

Gauti alkoholio

Alkoholio gamybos technologija turi du etapus: fermentaciją ir distiliavimą. Fermentacija, savo ruožtu, atliekama bakterijų pagalba. Biotechnologijoje jau seniai buvo veisiamos mikroorganizmų kultūros, kurios leidžia gauti didžiausią alkoholio išeigą su minimaliu laiko kiekiu. Kasdieniame gyvenime įprastos stalo mielės gali būti naudojamos kaip reakcijos padėjėjai.

Visų pirma, gliukozė praskiedžiama vandeniu. Naudojami mikroorganizmai skiedžiami kitoje talpykloje. Be to, susidarę skysčiai sumaišomi, suplakami ir dedami į indą su Šis vamzdelis sujungiamas su kitu (U formos). Į vidurį pilamas antrasis vamzdelis, kurio galas užkimštas guminiu kamščiu su tuščiaviduriu stikliniu strypeliu nutemptu galu.

Šis indas keturioms dienoms dedamas į termostatą 25-27 laipsnių temperatūroje. Vamzdelyje su kalkiniu vandeniu bus stebimas drumstumas, o tai rodo, kad su juo sureagavo anglies dioksidas. Kai tik anglies dioksidas nustoja išsiskirti, fermentacija gali būti laikoma baigta. Kitas yra distiliavimo etapas. Alkoholio distiliavimo laboratorijoje naudojami refliuksiniai kondensatoriai - prietaisai, kuriuose šaltas vanduo praeina išilgai išorinės sienelės, taip atšaldydamas susidariusias dujas ir grąžindamas jas atgal į skystį.

Šiame etape skystis, kuris yra mūsų inde, turi būti pašildytas iki 85-90 laipsnių. Taigi alkoholis išgaruos, bet vanduo neužvirs.

Alkoholio gavimo mechanizmas

Apsvarstykite alkoholio gamybą iš gliukozės reakcijos lygtyje: C6H12O6 \u003d 2C2H5OH + 2CO2.

Taigi, galima pastebėti, kad etanolio gamybos iš gliukozės mechanizmas yra labai paprastas. Be to, jis žmonijai buvo žinomas daugelį šimtmečių ir buvo beveik tobulas.

Gliukozės reikšmė žmogaus gyvenime

Taigi, turėdami tam tikrą supratimą apie šią medžiagą, jos fizines ir chemines savybes, naudojimą įvairiose pramonės šakose, galime daryti išvadą, kas yra gliukozė. Gliukozė, gauta iš polisacharidų, jau leidžia suprasti, kad gliukozė, būdama pagrindinė visų cukrų sudedamoji dalis, yra nepakeičiamas energijos šaltinis žmonėms. Dėl metabolizmo iš šios medžiagos susidaro adenozino trifosforo rūgštis, kuri paverčiama energijos vienetu.

Tačiau ne visa gliukozė, patenkanti į žmogaus organizmą, eina energijai papildyti. Pabudimo būsenoje žmogus tik 50 procentų gautos gliukozės paverčia ATP. Likusi dalis paverčiama glikogenu ir saugoma kepenyse. Laikui bėgant glikogenas suyra, todėl reguliuoja cukraus kiekį kraujyje. Kiekybiškai šios medžiagos kiekis organizme yra tiesioginis jo sveikatos rodiklis. Visų sistemų hormoninė veikla priklauso nuo cukraus kiekio kraujyje. Todėl verta prisiminti, kad per didelis šios medžiagos vartojimas gali sukelti rimtų pasekmių.

Gliukozė iš pirmo žvilgsnio yra paprasta ir suprantama medžiaga. Net chemijos požiūriu jo molekulės yra gana paprastos struktūros, o cheminės savybės yra aiškios ir pažįstamos kasdieniame gyvenime. Tačiau, nepaisant to, gliukozė yra labai svarbi tiek pačiam žmogui, tiek visoms jo gyvenimo sferoms.

Cheminės savybės monosacharidai yra dėl jų struktūros ypatumų.

Kaip pavyzdį apsvarstykite chemines gliukozės savybes.

Monosacharidai pasižymi alkoholių ir karbonilo junginių savybėmis.

I. Reakcijos prie karbonilo grupės

1. Oksidacija.

a) Kaip ir visų aldehidų, monosacharidų oksidacijos metu susidaro atitinkamos rūgštys. Taigi, kai gliukozė oksiduojama amoniako sidabro hidroksido tirpalu, susidaro gliukono rūgštis („sidabro veidrodžio“ reakcija).

Gliukono rūgšties druska – kalcio gliukonatas – gerai žinomas vaistas.

b) Kaitinant monosacharidams su vario hidroksidu taip pat susidaro aldono rūgštys.

mėlyna plyta raudona

Šios reakcijos yra kokybiškos gliukozei kaip aldehidui.

c) Stipresni oksidatoriai ne tik aldehido grupę, bet ir pirminę alkoholio grupę oksiduoja į karboksilo grupę, todėl susidaro dvibazinės cukraus (aldaro) rūgštys. Paprastai šiai oksidacijai naudojama koncentruota azoto rūgštis.

2. Atsigavimas.

Sumažėjus cukrui, susidaro polihidroksiliai alkoholiai. Kaip reduktorius naudojamas vandenilis, esant nikeliui, ličio aliuminio hidridas ir kt.

3. Nepaisant monosacharidų cheminių savybių panašumo su aldehidais, gliukozė nereaguoja su natrio hidrosulfitu (NaHSO 3).

II. Reakcijos į hidroksilo grupes

Reakcijos į monosacharidų hidroksilo grupes, kaip taisyklė, vyksta pusacetaline (cikline) forma.

1. Alkilinimas (eterių susidarymas).

Veikiant metilo alkoholiui, esant dujiniam vandenilio chloridui, glikozidinio hidroksilo vandenilio atomas pakeičiamas metilo grupe.

Naudojant stipresnius alkilinančius agentus, tokius kaip, pavyzdžiui, metilo jodidas arba dimetilsulfatas, toks virsmas paveikia visas monosacharido hidroksilo grupes.

2. Acilinimas (esterių susidarymas).

Kai acto rūgšties anhidridas veikia gliukozę, susidaro esteris – pentaacetilgliukozė.

3. Kaip ir visi polihidroksiniai alkoholiai, gliukozė su vario (II) hidroksidu šaltyje susidarant vario (II) gliukonatui, suteikia intensyvią mėlyną spalvą – kokybinė reakcija į gliukozę, kaip daugiahidroalkoholį.

ryškiai mėlynas tirpalas

III. Specifinės reakcijos

1. Degimas (taip pat ir visiška oksidacija gyvame organizme):

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

2. Fermentacijos reakcijos

Be minėtųjų, gliukozei būdingos ir kai kurios specifinės savybės – fermentacijos procesai. Fermentacija – tai cukraus molekulių skilimas veikiant fermentams (fermentams). Cukrus, turintis trijų anglies atomų kartotinį, yra fermentuojamas. Yra daug fermentacijos tipų, tarp kurių žinomiausi yra šie:

a) alkoholinė fermentacija

C 6 H 12 O 6 → 2CH 3 -CH 2 OH (etilo alkoholis) + 2CO 2

b) pieno rūgšties fermentacija

c) sviesto fermentacija

C 6 H 12 O 6 → CH 3 -CH 2 -CH 2 -COOH (sviesto rūgštis) + 2H 2 + 2CO 2

Minėtos mikroorganizmų sukeltos fermentacijos rūšys turi didelę praktinę reikšmę. Pavyzdžiui, alkoholis – etilo alkoholiui gaminti, vyno gamyboje, alaus darykloje ir kt., o pieno rūgštis – pieno rūgšties ir rauginto pieno produktų gamybai.

Fruktozė patenka į visas daugiahidroalkoholiams būdingas reakcijas, tačiau aldehido grupės reakcijos, skirtingai nei gliukozė, jai nėra būdingos.

Cheminės savybės ribozė C 5 H 10 O 5 panašus į gliukozę.

D) Biologinis gliukozės vaidmuo.

D-gliukozė (vynuogių cukrus) yra plačiai paplitusi gamtoje: randama vynuogėse ir kituose vaisiuose, meduje. Tai esminis gyvūnų kraujo ir audinių komponentas bei tiesioginis ląstelių reakcijų energijos šaltinis. Gliukozės kiekis žmogaus kraujyje yra pastovus ir svyruoja nuo 0,08 iki 0,11%. Visame suaugusio žmogaus kraujo tūryje yra 5-6 g gliukozės. Tokio kiekio pakanka 15 minučių padengti organizmo energijos sąnaudas. jo gyvenimo veikla. Dėl kai kurių patologijų, pavyzdžiui, su liga diabetas Gliukozės kiekis kraujyje pakyla, o jo perteklius išsiskiria su šlapimu. Tuo pačiu metu gliukozės kiekis šlapime gali padidėti iki 12%, palyginti su įprastu 0,1%.

3. Disacharidai.

Oligosacharidai yra angliavandeniai, kurių molekulėse yra nuo 2 iki 8-10 monosacharidų liekanų, sujungtų glikozidiniais ryšiais. Pagal tai išskiriami disacharidai, trisacharidai ir kt.

Disacharidai yra sudėtingi cukrūs, kurių kiekviena molekulė hidrolizės metu skyla į dvi monosacharidų molekules. Disacharidai kartu su polisacharidais yra vienas iš pagrindinių angliavandenių šaltinių žmonių ir gyvūnų maiste. Pagal savo struktūrą disacharidai yra glikozidai, kuriuose dvi monosacharidų molekulės yra sujungtos glikozidine jungtimi.

Struktūra

1. Disacharidų molekulėse gali būti dvi vieno monosacharido liekanos arba dvi skirtingų monosacharidų liekanos;

2. Ryšiai, susidarantys tarp monosacharidų likučių, gali būti dviejų tipų:

a) jungties formavime dalyvauja abiejų monosacharidų molekulių pusacetaliniai hidroksilai. Pavyzdžiui, sacharozės molekulės susidarymas;

b) susidarant ryšiui dalyvauja vieno monosacharido pusacetalinis hidroksilas ir kito monosacharido alkoholio hidroksilas. Pavyzdžiui, maltozės, laktozės ir celobiozės molekulių susidarymas.

Norint nustatyti disacharidų struktūrą, būtina žinoti: iš kokių monosacharidų jis sudarytas, kokia šių monosacharidų anomerinių centrų konfigūracija (- arba -), kokie žiedų dydžiai (furanozė ar piranozė), ir kurie hidroksilai dalyvauja dviejose monosacharidų molekulėse.

Disacharidai skirstomi į dvi grupes: redukuojančius ir neredukuojančius.

Iš disacharidų ypač gerai žinomos maltozė, laktozė ir sacharozė.

Maltozė (salyklo cukrus), kuri yra α-gliukopiranozil-(1-4)-α-gliukopiranozė, susidaro kaip tarpinis produktas, veikiant amilazėms krakmolą (arba glikogeną), turi dvi α-D-gliukozės liekanas. Cukraus, kurio pusacetalio hidroksilas dalyvauja formuojant glikozidinį ryšį, pavadinimas baigiasi „dumblu“.

Maltozės molekulėje antroji gliukozės liekana turi laisvą hemiacetalio hidroksilą. Tokie disacharidai turi redukuojančių savybių.

Redukuojantiems disacharidams visų pirma priskiriama salyklo esanti maltozė (salyklo cukrus), t. daiginti, o paskui džiovinti ir susmulkinti javų grūdai.

(maltozė)

Maltozė susideda iš dviejų D-gliukopiranozės liekanų, sujungtų (1–4)-glikozidine jungtimi, t.y. susidarant eteriniam ryšiui dalyvauja vienos molekulės glikozidinis hidroksilas ir kitos monosacharido molekulės ketvirtajame anglies atome esantis alkoholio hidroksilas. Anomerinis anglies atomas (С 1), dalyvaujantis formuojant šį ryšį, turi  konfigūraciją, o anomerinis atomas su laisvu glikozidiniu hidroksilu (pažymėtas raudonai) gali turėti ir α- (α-maltozės), ir β konfigūraciją ( β- maltozė).

Maltozė yra baltas kristalas, gerai tirpstantis vandenyje, saldaus skonio, bet daug mažiau nei cukraus (sacharozės).

Kaip matyti, maltozėje yra laisvo glikozidinio hidroksilo, dėl kurio išsaugoma galimybė atidaryti žiedą ir pereiti į aldehido formą. Šiuo atžvilgiu maltozė gali įsitraukti į reakcijas, būdingas aldehidams, ir ypač sukelti „sidabro veidrodžio“ reakciją, todėl ji vadinama redukuojančiu disacharidu. Be to, maltozė dalyvauja daugelyje monosacharidams būdingų reakcijų, pavyzdžiui, susidaro eteriai ir esteriai.

Disacharidas laktozė (pieno cukrus) randamas tik piene ir susideda iš D-galaktozės ir D-gliukozės. Tai α-gliukopiranozil-(1-4)-gliukopiranozė:

Kadangi laktozės molekulėje yra laisvo hemiacetalio hidroksilo (gliukozės liekanoje), ji priklauso redukuojančių disacharidų skaičiui.

Vienas iš labiausiai paplitusių disacharidų yra sacharozė (cukranendrių arba runkelių cukrus). maisto cukraus. Sacharozės molekulė susideda iš vienos D-gliukozės ir vienos D-fruktozės liekanos. Todėl tai yra α-gliukopiranozil-(1-2)-β-fruktofuranozidas:

Skirtingai nuo daugumos disacharidų, sacharozė neturi laisvo hemiacetalio hidroksilo ir neturi redukuojančių savybių.

Sacharozė (runkelių arba cukranendrių cukrus) yra neredukuojantis disacharidas. Jo yra cukranendrių, cukrinių runkelių (iki 28 % sausųjų medžiagų), augalų sultyse ir vaisiuose. Sacharozės molekulė sudaryta iš α,D-gliukopiranozės ir β,D-fruktofuranozės.

(sacharozė)

Priešingai nei maltozė, glikozidinė jungtis (1–2) tarp monosacharidų susidaro dėl abiejų molekulių glikozidinių hidroksilų, tai yra, nėra laisvo glikozidinio hidroksilo. Dėl to sacharozės redukcinės savybės nėra, ji nesukelia „sidabro veidrodžio“ reakcijos, todėl vadinama neredukuojančiais disacharidais.

Tarp natūralių trisacharidų nedaug jų yra svarbūs. Žinomiausia yra rafinozė, kurioje yra fruktozės, gliukozės ir galaktozės likučių, kurios dideliais kiekiais randama cukriniuose runkeliuose ir daugelyje kitų augalų.

Apskritai augalų audiniuose esantys oligosacharidai savo sudėtimi yra įvairesni nei gyvūnų audinių oligosacharidai.

Visi jie turi tą pačią empirinę formulę C 12 H 22 O 11, t.y. yra izomerai.

Sacharozė yra balta kristalinė medžiaga, saldaus skonio, gerai tirpi vandenyje.

Sacharozei būdingos reakcijos į hidroksilo grupes. Kaip ir visi disacharidai, sacharozė rūgštinės arba fermentinės hidrolizės būdu paverčiama monosacharidus, iš kurių ji susideda.

Disacharidai yra tipiški į cukrų panašūs angliavandeniai; Tai kietos bespalvės kristalinės medžiagos, labai tirpios vandenyje, saldaus skonio.

Nuo disacharidų didžiausia vertė turi sacharozės C 12 H 22 O 11:

Sacharozės molekulė susideda iš gliukozės ir fruktozės molekulių likučių.

Gliukozė monosacharidas turi alkoholių ir aldehidų chemines savybes.

Gliukozės reakcijos pagal alkoholio grupes

Gliukozė reaguoja su karboksirūgštimis arba jų anhidridais, sudarydama esterius. Pavyzdžiui, su acto anhidridu:

Gliukozė, kaip polihidroksinis alkoholis, reaguoja su vario (II) hidroksidu, sudarydama ryškiai mėlyną vario (II) glikozido tirpalą:

Gliukozės reakcijos į aldehido grupę

Sidabrinio veidrodžio reakcija:

Gliukozės oksidacija vario (II) hidroksidu, kai kaitinama šarminėje terpėje:

Veikiant bromo vandeniui, gliukozė taip pat oksiduojasi į gliukono rūgštį.

Gliukozei oksiduojant azoto rūgštimi susidaro dvibazinė cukraus rūgštis:

Gliukozės redukavimas į heksahidrinį alkoholį sorbitoliu:

Sorbitolio yra daugelyje uogų ir vaisių.

Trys gliukozės fermentacijos tipai
įvairių fermentų

Alkoholinė fermentacija:

Pieno fermentacija:

Sviesto fermentacija:

Disacharidinės reakcijos

Sacharozės hidrolizė dalyvaujant mineralinėms rūgštims (H 2 SO 4, Hcl, H 2 CO 3):

Maltozės oksidacija (redukuojantis disacharidas), pvz., „sidabrinio veidrodžio“ reakcija:

Polisacharidų reakcijos

Krakmolo hidrolizė, dalyvaujant rūgštims arba fermentams, gali vykti etapais. IN skirtingos sąlygos galima išskirti skirtingus produktus – dekstrinus, maltozę ar gliukozę:

Krakmolas suteikia mėlyną spalvą su vandeniniu jodo tirpalu. Kaitinant spalva išnyksta, o atvėsus vėl atsiranda. Krakmolo jodo reakcija yra kokybinė krakmolo reakcija. Manoma, kad krakmolo jodidas yra jodo įtraukimo-inkorporavimo į vidinius krakmolo molekulių kanalėlius junginys.

Celiuliozės hidrolizė esant rūgštims:

Celiuliozės nitravimas koncentruota azoto rūgštimi, esant koncentruotai sieros rūgščiai. Iš trijų galimų celiuliozės nitroesterių (mono-, di- ir trinitroesterių), priklausomai nuo azoto rūgšties kiekio ir reakcijos temperatūros, daugiausia susidaro vienas iš jų. Pavyzdžiui, trinitroceliuliozės susidarymas:

Trinitroceliuliozė, vadinama piroksilinas naudojamas bedūmių miltelių gamyboje.

Celiuliozės acetilinimas reaguojant su acto anhidridu, esant acto ir sieros rūgštims:

Iš triacetilceliuliozės gaukite dirbtinį pluoštą - acetatas.

Celiuliozė ištirpsta vario-amoniako reagente – (OH) 2 tirpale koncentruotame amoniake. Parūgštinus tokį tirpalą į specialios sąlygos gauti celiuliozę siūlų pavidalu.
tai - vario pluoštas.

Veikiant celiuliozei šarmui, o po to anglies disulfidui, susidaro celiuliozės ksantatas:

Iš šarminio tokio ksantato tirpalo gaunamas celiuliozės pluoštas - viskozė.

PRATIMAS.

1. Pateikite reakcijų lygtis, kuriose gliukozė pasižymi: a) redukuojančiomis savybėmis; b) oksidacinės savybės.

2. Pateikite dvi lygtis gliukozės fermentacijos reakcijoms, kurių metu susidaro rūgštys.

3. Iš gliukozės gausite: a) chloracto rūgšties kalcio druską (kalcio chloracetatą);
b) kalio druska - bromosviesto rūgštis (-kalio bromobutiratas).

4. Gliukozė buvo kruopščiai oksiduojama bromo vandeniu. Gautas junginys kaitinamas su metilo alkoholiu, esant sieros rūgščiai. Parašykite lygtis cheminės reakcijos ir pavadinti gautus produktus.

5. Kiek gramų gliukozės buvo atlikta alkoholinė fermentacija su 80% išeiga, jei susidariusiam anglies monoksidui (IV) neutralizuoti reikėjo 65,57 ml 20% vandeninio natrio hidroksido tirpalo (tankis 1,22 g / ml)? Kiek gramų natrio bikarbonato susidarė šiuo atveju?

6. Pagal kokias reakcijas galima atskirti: a) gliukozę nuo fruktozės; b) sacharozė iš maltozės?

7. Nustatykite deguonies turinčio organinio junginio, kurio 18 g gali reaguoti su 23,2 g, struktūrą amoniako tirpalas sidabro oksidas Ag 2 O , o deguonies tūris, reikalingas tokiam pat kiekiui šios medžiagos sudeginti, yra lygus tūriui, susidariusiam jai degant CO2.

8. Kas paaiškina mėlynos spalvos atsiradimą, kai jodo tirpalas veikia krakmolą?

9. Kokiomis reakcijomis galima atskirti gliukozę, sacharozę, krakmolą ir celiuliozę?

10. Pateikite celiuliozės esterio ir acto rūgšties formulę (pagal tris OH grupes celiuliozės struktūrinis vienetas). Pavadinkite šią laidą. Kur naudojamas celiuliozės acetatas?

11. Koks reagentas naudojamas celiuliozei ištirpinti?

Atsakymai į 2 temos pratimus

37 pamoka

1. a) Redukuojančios gliukozės savybės reaguojant su bromo vandeniu:

b) Gliukozės oksidacinės savybės aldehido grupės katalizinio hidrinimo reakcijoje:

2. gliukozės fermentacija, kad susidarytų organinės rūgštys:

5. Apskaičiuokite NaOH masę 20% tirpale, kurio tūris yra 65,57 ml:

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

Neutralizacijos reakcijos su NaHCO 3 susidarymu lygtis:

Reakcija (1) sunaudoja m(CO2) = X\u003d 16 44/40 \u003d 17,6 g ir m(NaHCO3) = y\u003d 16 84/40 \u003d 33,6 g.

Gliukozės alkoholinės fermentacijos reakcija:

Atsižvelgiant į 80% išeigą reakcijoje (2), teoriškai turėtų susidaryti:

m(teor.) (CO 2) \u003d 17,6 / 0,8 \u003d 22 g.

Gliukozės masė: z\u003d 180 22 / (2 44) \u003d 45 g.

Atsakymas. m(C6H12O6) = 45 g, m(NaHCO 3) = 33,6 g.

6. Galima atskirti: a) gliukozę nuo fruktozės ir b) sacharozę iš maltozės naudojant „sidabrinio veidrodžio“ reakciją. Gliukozė ir maltozė šioje reakcijoje nusodina sidabrą, o fruktozė ir sacharozė nereaguoja.

7. Iš uždavinio duomenų matyti, kad norimoje medžiagoje yra aldehido grupė ir tiek pat C ir O atomų. Tai gali būti angliavandenis C. n H2 n O n. Jo oksidacijos ir degimo reakcijų lygtys:

Iš reakcijos lygties (1) angliavandenių molinė masė:

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

M(SU n H2 n O n) = 12n + 2n + 16n = 180, n = 6.

Atsakymas. Gliukozė C 6 H 12 O 6.

8. Kai jodo tirpalas veikia krakmolą, susidaro naujos spalvos junginys. Tai paaiškina mėlynos spalvos išvaizdą.

9. Iš medžiagų rinkinio: gliukozės, sacharozės, krakmolo ir celiuliozės - gliukozę nustatysime pagal „sidabrinio veidrodžio“ reakciją.
Krakmolas išsiskiria mėlyna spalva su vandeniniu jodo tirpalu.
Sacharozė labai gerai tirpsta vandenyje, o celiuliozė netirpi. Be to, sacharozė lengvai hidrolizuojasi net veikiant anglies rūgščiai 40–50 °C temperatūroje, kad susidarytų gliukozė ir fruktozė. Šis hidrolizatas sukelia „sidabrinio veidrodžio“ reakciją.
Celiuliozės hidrolizė reikalauja ilgo virimo, kai yra sieros rūgšties.

10, 11. Atsakymai – pamokos tekste.