Glikozun asetik asit ile reaksiyonu. Glikozun kimyasal özellikleri. Karbonil grubundaki reaksiyonlar

Alkilasyon Etkileşimin sonucu, alkilleyici ajanın doğasına ve reaksiyon koşullarına bağlıdır Kuru HCl varlığında metanol sadece hemiasetal veya hemiketal hidroksili metilatlar, oluşturan b-ve karışımıβ-metilglukopiranozitler. Kalan hidroksil gruplarının alkilasyonu, yalnızca güçlü alkilleyici ajanların, örneğin dimetil sülfat (CH3)2S04 ve alkalinin etkisiyle gerçekleştirilebilir.

b-D-glukopiranoz metil-b-D-glukopiranozit metil-bD-glukopiranozit

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

Asilasyon. Glikoz, esterleri oluşturmak üzere kolayca esterleştirilir. Asilasyon genellikle asidik (H2S04 , ZnCl2) veya bazik (CH3COONa) katalizörlerin mevcudiyetinde fazla miktarda asetik anhidrit ile gerçekleştirilir. b- ve b-anomerik pentaasetatlar arasındaki oran, reaksiyon koşulları değiştirilerek kontrol edilebilir.

saat yüksek sıcaklıklar değiş tokuşlar sonucunda b-ve c-asetatlar%90 b- ve %10 b-anomerlerden oluşan bir karışım oluşturulur. 0 °C'de esas olarak β-anomer oluşur.

Karbonil grubundaki reaksiyonlar

D-glukozun fazla fenilhidrazin ile etkileşiminin bir sonucu olarak, ilk önce ikinci fenilhidrazin molekülü tarafından dehidre edilen fenilhidrazon oluşur, bu durumda ikinci karbonil grubunun oluşumu ile amonyak ve anilin'e dönüşür. Üçüncü fenilhidrazin molekülünün müteakip reaksiyonu, bis-fenilhidrazon veya ozona yol açar.

Glikozun hidroksilamin ile reaksiyonları. Çözeltilerdeki glikoz oksimleri, totomerik siklik b- ve c-formları oluşturur.

Glikoz zincirini kısaltmanın yollarından biri bu reaksiyona dayanmaktadır:

Asetik anhidridin etkisi altında oksimin dehidrasyonuna, tüm hidroksil gruplarının eşzamanlı asilasyonu eşlik eder. Metil asetat oluşumu ve aynı anda HCN'nin ortadan kaldırılması ile müteakip transesterifikasyonun bir sonucu olarak, orijinal D-arabinoz ile karşılaştırıldığında bir karbon atomu tarafından kısaltılmış bir karbon zinciri ile bir aldoz oluşturulur.

glikoz dehidrasyonu

Mineral asitlerin etkisi altında oluşur ve bir formik asit molekülünü kaybederek levulinik (4-oksopentanoik) aside dönüşen bir furan - 4-hidroksimetilfurfural türevine yol açar.

oksidasyon reaksiyonları

Glikoz oksidasyonu, buna göre farklı oksidasyon ürünleri veren çeşitli kuvvetlerde oksitleyici ajanlarla gerçekleştirilebilir.

Glikoz, aşağıdaki gibi zayıf oksitleyici ajanlar tarafından hafif koşullar altında glikonik aside oksitlenir:

Bromlu su Br 2 / H 2 O

Tollens' reaktifi ("gümüş ayna" reaksiyonu):

Fehling'in çözümü: CuSO 4 + NaOH + KOOC-CHOHCHOHCOONа.

Reaksiyonun bir sonucu olarak, kırmızı bir bakır oksit çökeltisi çöker.

Konsantre HNO3 gibi güçlü oksitleyici maddeler, şeker (glikar) dibazik asitler oluşturmak için glikozun her iki terminal karbonunu da oksitler:

Alkali bir ortamda oksidasyon genellikle boşluk C-C bağlar ve daha kısa karbon zinciri uzunluğuna sahip oksidasyon ürünlerinin oluşumu.

Glikozun bölünmesi ayrıca, periyodat iyon IO - 4 veya kurşun tetraasetat (CH3COO) 4 Rb - b-glikol grubu için spesifik reaktiflerin etkisiyle gerçekleştirilir.

Oksidasyon ürünlerinin analizi, monosakkaritlerin yapısını belirlemenizi sağlar.

D-glukozun parçalanmasının bir sonucu olarak, diğer reaksiyon ürünleri oluşur:

Kurtarma reaksiyonları

Glikozun seyreltik H2S04, NaBH4 içindeki sodyum amalgam ile suda veya katalitik olarak hidrojen ile Ni, Pt, Pd üzerinde indirgenmesi, polihidrik alkollerin oluşumu ile kolaydır. Glikoz, indirgendiğinde D-sorbitol verir.

monosakkaritlerin fermantasyonu

Monosakkaritlerin ayırt edici bir özelliği, mikroorganizmaların veya onlardan izole edilen enzimlerin etkisi altında anaerobik (oksijen erişimi olmayan) bölünmeye girme yetenekleridir. Bu tür işlemlere fermantasyon denir.

Fermantasyon ürünlerinin doğası, mikroorganizmanın türüne, gerçekleştirildiği koşullara (pH, oksijenin varlığı veya yokluğu, substratın doğası vb.) bağlıdır.

Alkollü fermantasyon, glikozun anaerobik koşullar altında, maya mantarları tarafından salgılanan bir enzim - zimaz karışımı ile parçalanmasıdır.

Anaerobik enzimatik bölünmenin bir sonucu olarak, glikoz, piruvat dekarboksilaz tarafından dekarboksillenen piruvik aside dönüştürülür. Elde edilen asetaldehit, alkol dehidrojenaz enziminin bir parçası olan indirgenmiş nikotinamid adenin dinükleotidi (NADH) ile etanole indirgenir.

Asetik fermantasyon. Fermantasyon oksijen varlığında yapılırsa, ana ürün olarak asetik asit elde edilir. Hava atmosferinde, fermantasyon işlemi sırasında ortaya çıkan alkol, asetik asit bakterileri (Acetobacter) tarafından salgılanan alkol oksidaz tarafından kataliz sırasında oksijen tarafından oksitlenir.

CH3CH2OH > CH3COOH + H202

Laktik asit fermantasyonu Enzimatik fermentasyonda, Lactobacillus delbruckii'nin etkisi altında, piruvik asit NADH yardımıyla laktik aside indirgenir.

d) Glikozun sitrik asit fermantasyonu Aspergillusniger, Citromycespfefferianus, Citromycesgraber'ın etkisi altında gerçekleştirilebilir.

TANIM

glikoz(C 6 H 12 O 6) - beyaz bir kristaldir, tadı tatlıdır ve suda yüksek oranda çözünür.

Glikoz molekülleri lineer (beş hidroksil gruplu aldehit alkol) ve siklik formda (α- ve β-glukoz) bulunabilir, ikinci form 5. karbon atomundaki hidroksil grubunun bir karbonil grubu ile etkileşimi ile birinciden elde edilir. (Şek. 1).

Pirinç. 1. Glikozun varlık biçimleri: a) β-glikoz; b) a-glukoz; c) doğrusal biçim

Glikoz almak

Endüstride glikoz, polisakkaritlerin - nişasta ve selülozun hidrolizi ile elde edilir:

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

Glikozun kimyasal özellikleri

Glikoz aşağıdaki kimyasal özelliklere sahiptir:

1) Karbonil grubunun katılımıyla meydana gelen reaksiyonlar:

- glikoz, ısıtıldığında gümüş oksit (1) ve bakır (II) hidroksitin (2) amonyak çözeltisi ile glukonik aside oksitlenir

CH2OH-(CHOH) 4 -CH=O + Ag20 → CH2OH-(CHOH) 4 -COOH + 2Ag↓ (1);

CH2OH-(CHOH) 4 -CH \u003d O + 2Cu (OH) 2 → CH20H- (CHOH) 4 -COOH + Cu20 + H20 (2).

- glikoz, altı hidrik bir alkole dönüşebilir - sorbitol

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

- glikoz, örneğin sodyum hidrosülfit ile aldehitlerin karakteristik bazı reaksiyonlarına girmez.

2) Hidroksil gruplarının katılımıyla meydana gelen reaksiyonlar:

- glikoz, bakır (II) hidroksit ile mavi bir renk verir (polihidrik alkoller için kalitatif reaksiyon);

- eterlerin oluşumu. Metil alkolün etkisi altında, hidrojen atomlarından birinin yerini CH3 grubu alır. Bu reaksiyon, glikozun siklik formunda ilk karbon atomunda bulunan glikosidik hidroksil içerir.

- esterlerin oluşumu. Asetik anhidritin etkisi altında, glikoz molekülündeki beş -OH grubunun tümü -O-CO-CH3 grubu ile değiştirilir.

3) Fermantasyon:

- laktik asit fermantasyonu

C6H12O6 → 2CH3-CH(OH)-COOH.

- butirik fermantasyon

C6H12O6 → C3H7COOH + 2H2 + 2CO2.

Glikoz uygulaması

Glikoz, tekstil endüstrisinde boyama ve baskı tasarımları için yaygın olarak kullanılmaktadır; aynalar ve Noel süsleri yapmak; gıda endüstrisinde; yem mayası üretimi için bir besin ortamı olarak mikrobiyoloji endüstrisinde; tıpta çok çeşitli hastalıklar için, özellikle vücut tükendiğinde.

Problem çözme örnekleri

ÖRNEK 1

ÖRNEK 2

Yunanca glikoz "tatlı" anlamına gelir. Doğada büyük miktarlarda üzüm suyu da dahil olmak üzere çilek ve meyve sularında bulunur, bu yüzden halk arasında "şarap şekeri" olarak adlandırılır.

keşif geçmişi

Glikoz 19. yüzyılın başında İngiliz doktor, kimyager ve filozof William Prout tarafından keşfedildi. Bu madde, Henri Braccono'nun 1819'da talaştan çıkarmasından sonra geniş bir popülerlik kazandı.

Fiziksel özellikler

Glikoz, tatlı bir tada sahip renksiz kristal bir tozdur. Suda, konsantre sülfürik asitte ve Schweitzer reaktifinde oldukça çözünür.

Molekülün yapısı

Tüm monosakkaritler gibi, glikoz da heterofonksiyonel bir bileşiktir (molekül birkaç hidroksil ve bir karboksil grubu içerir). Glikoz durumunda, karboksil grubu bir aldehittir.

Glikoz için genel formül C6H12O6'dır. Bu maddenin molekülleri döngüsel bir yapıya ve alfa ve beta formlarının iki uzaysal izomerine sahiptir. Katı halde, alfa formu neredeyse %100 baskındır. Çözeltide beta formu daha kararlıdır (yaklaşık %60 oranında yer kaplar). Glikoz, tüm poli- ve disakkaritlerin hidrolizinin son ürünüdür, yani glikoz üretimi, vakaların büyük çoğunluğunda bu şekilde gerçekleşir.

madde almak

Doğada, bitkilerde fotosentez sonucunda glikoz oluşur. Glikoz elde etmek için endüstriyel ve laboratuvar yöntemlerini düşünün. Laboratuvarda bu madde aldol yoğunlaşmasının sonucudur. Endüstride en yaygın yol nişastadan glikoz elde etmektir.

Nişasta, monoparçaları glikoz molekülleri olan bir polisakkarittir. Yani, onu elde etmek için polisakkariti monoparçalara ayırmak gerekir. Bu süreç nasıl yürütülür?

Nişastadan glikoz elde edilmesi, nişastanın bir su kabına konması ve karıştırılması (nişasta sütü) ile başlar. Başka bir su kabını kaynatın. Kaynar suyun nişastalı sütün iki katı olması gerektiğini belirtmekte fayda var. Reaksiyonun glikoz üretmesi için tamamlanması için bir katalizöre ihtiyaç vardır. AT bu durum tuzlu sudur veya hesaplanan miktar kaynar su dolu bir kaba ilave edilir. Daha sonra nişasta sütü yavaş yavaş dökülür. Bu işlemde macun çıkmaması çok önemlidir, yine de oluşuyorsa tamamen kaybolana kadar kaynatmaya devam edilmelidir. Ortalama olarak, kaynatma bir buçuk saat sürer. Nişastanın tamamen hidrolize olduğundan emin olmak için kalitatif bir reaksiyon gerçekleştirmek gerekir. Seçilen numuneye iyot eklenir. Sıvının rengi mavi olursa hidroliz tamamlanmaz, kahverengi veya kırmızı-kahverengi olursa çözeltide nişasta kalmaz. Ancak bu çözelti sadece glikoz içermez, bir katalizör yardımıyla elde edilmiştir, yani asidin de olması gereken bir yeri vardır. Asit nasıl kaldırılır? Cevap basit: saf tebeşir ve ince öğütülmüş porselen ile nötralize ederek.

Nötralizasyon kontrol edilir Daha sonra elde edilen solüsyon filtrelenir. Mesele küçük: ortaya çıkan renksiz sıvı buharlaştırılmalıdır. Oluşan kristaller nihai sonucumuzdur. Şimdi nişastadan glikoz üretimini düşünün (reaksiyon).

Sürecin kimyasal özü

Glikoz elde etmek için bu denklem, ara ürün - maltozdan önce sunulur. Maltoz, iki glikoz molekülünden oluşan bir disakkarittir. Nişasta ve maltozdan glikoz elde etme yöntemlerinin aynı olduğu açıkça görülmektedir. Yani reaksiyonun devamında aşağıdaki denklemi koyabiliriz.

Sonuç olarak, özetlemeye değer gerekli koşullar nişastadan glikozu başarıyla çıkarmak için.

Gerekli koşullar

• katalizör (hidroklorik veya sülfürik asit);
• sıcaklık (en az 100 derece);
• basınç (atmosferik yeterlidir, ancak artan basınç süreci hızlandırır).

Bu yöntem, yüksek nihai ürün verimi ve minimum enerji maliyetleri ile en basit olanıdır. Ama o tek değil. Glikoz da selülozdan elde edilir.

Selülozdan hazırlık

Sürecin özü, önceki reaksiyona neredeyse tamamen karşılık gelir.

Selülozdan glikozun (formül) hazırlanması verilmiştir. Aslında, bu süreç çok daha karmaşık ve enerji yoğundur. Bu nedenle, reaksiyon ürünü, parçacık boyutu 1,1 - 1,6 mm olan bir fraksiyona ezilmiş ağaç işleme endüstrisinden gelen atıktır. Bu ürün önce asetik asit, ardından hidrojen peroksit, ardından sülfürik asit ile en az 110 derecelik bir sıcaklıkta ve 5 hidromodüllü ile işlenir. Bu işlemin süresi 3-5 saattir. Daha sonra iki saat boyunca oda sıcaklığında sülfürik asit ve hidromodül 4-5 ile hidroliz gerçekleşir. Bunu su ile seyreltme ve yaklaşık bir buçuk saat ters çevirme takip eder.

niceleme yöntemleri

Glikoz elde etmek için tüm yöntemleri göz önünde bulundurarak, kantitatif tayini için yöntemler incelenmelidir. Teknolojik sürece yalnızca glikoz içeren bir çözeltinin katılması gerektiği durumlar vardır, yani sıvıyı kristaller elde edilene kadar buharlaştırma işlemi gereksizdir. Ardından, bir çözeltide belirli bir maddenin hangi konsantrasyonunun nasıl belirleneceği sorusu ortaya çıkar. Çözeltide ortaya çıkan glikoz miktarı, spektrofotometrik, polarimetrik ve kromatografik yöntemlerle belirlenir. Daha spesifik bir belirleme yöntemi de vardır - enzimatik (glukosidaz enzimini kullanarak). Bu durumda, hesaplama zaten bu enzimin etkisinin ürünleridir.

Glikoz uygulaması

Tıpta, glikoz zehirlenme için kullanılır (bu her ikisi de olabilir Gıda zehirlenmesi ve enfeksiyon aktivitesi). Bu durumda, glikoz çözeltisi, bir damlalık kullanılarak intravenöz olarak uygulanır. Bu, eczanede glikozun evrensel bir antioksidan olduğu anlamına gelir. Ayrıca bu madde, diabetes mellitusun saptanmasında ve teşhis edilmesinde önemli bir rol oynar. Burada glikoz bir stres testi görevi görür.

Gıda endüstrisinde ve yemek pişirmede glikoz çok önemli bir yer kaplar. önemli yer. Ayrı olarak, şarap yapımında, bira ve kaçak içki üretiminde glikozun rolü belirtilmelidir. Hakkında etanol elde etmek gibi bir yöntem hakkında Bu süreci ayrıntılı olarak ele alalım.

alkol almak

Alkol üretim teknolojisinin iki aşaması vardır: fermantasyon ve damıtma. Fermantasyon, sırayla, bakterilerin yardımıyla gerçekleştirilir. Biyoteknolojide, mikroorganizma kültürleri uzun süredir yetiştirilmektedir, bu da minimum harcanan süre ile maksimum alkol verimi elde etmenizi sağlar. Günlük yaşamda, sıradan sofra mayası reaksiyon yardımcıları olarak kullanılabilir.

Her şeyden önce, glikoz suda seyreltilir. Kullanılan mikroorganizmalar başka bir kapta seyreltilir. Ayrıca ortaya çıkan sıvılar karıştırılır, çalkalanır ve bu tüp diğerine bağlı (U-şekilli) olan bir kaba konur. İkinci tüpün ortasına dökülür.Tüpün ucu, ucu çekilmiş içi boş bir cam çubuklu lastik bir tıpa ile kapatılır.

Bu kap, dört gün boyunca 25-27 derecelik bir sıcaklıkta bir termostata yerleştirilir. Kireç suyu olan bir tüpte bulanıklık gözlemlenecektir, bu da karbondioksitin onunla reaksiyona girdiğini gösterir. Karbondioksit salınımı biter bitmez fermantasyon tamamlanmış olarak kabul edilebilir. Ardından damıtma aşaması gelir. Alkolün damıtılması için laboratuarda, geri akış kondansatörleri kullanılır - soğuk suyun dış duvar boyunca geçtiği, böylece oluşan gazı soğutup tekrar sıvıya aktardığı cihazlar.

Bu aşamada kabımızdaki sıvı 85-90 dereceye kadar ısıtılmalıdır. Böylece alkol buharlaşacak, ancak su kaynama noktasına getirilmeyecektir.

Alkol elde etme mekanizması

Reaksiyon denkleminde glikozdan alkol üretimini düşünün: C6H12O6 \u003d 2C2H5OH + 2CO2.

Dolayısıyla, glikozdan etanol üretme mekanizmasının çok basit olduğu not edilebilir. Dahası, yüzyıllardır insanoğlu tarafından bilinmekte ve neredeyse kusursuz hale getirilmiştir.

Glikozun insan yaşamındaki değeri

Bu nedenle, bu maddeyi, fiziksel ve kimyasal özelliklerini, çeşitli endüstrilerde kullanımını belirli bir anlayışa sahip olarak, glikozun ne olduğu sonucuna varabiliriz. Polisakkaritlerden elde edilmesi, zaten tüm şekerlerin ana bileşeni olan glikozun insanlar için vazgeçilmez bir enerji kaynağı olduğu anlayışını vermektedir. Metabolizmanın bir sonucu olarak, bir enerji birimine dönüştürülen bu maddeden adenosin trifosforik asit oluşur.

Ancak insan vücuduna giren tüm glikoz enerjiyi yenilemez. Uyanık durumda, bir kişi alınan glikozun sadece yüzde 50'sini ATP'ye dönüştürür. Geri kalanı glikojene dönüştürülür ve karaciğerde depolanır. Glikojen zamanla parçalanarak kan şekerini düzenler. Kantitatif olarak, bu maddenin vücuttaki içeriği, sağlığının doğrudan bir göstergesidir. Tüm sistemlerin hormonal işleyişi kandaki şeker miktarına bağlıdır. Bu nedenle, bu maddenin aşırı kullanımının ciddi sonuçlara yol açabileceğini hatırlamakta fayda var.

İlk bakışta glikoz basit ve anlaşılır bir maddedir. Kimya açısından bile, molekülleri oldukça basit bir yapıya sahiptir ve kimyasal özellikler günlük yaşamda açık ve tanıdıktır. Ancak buna rağmen, glikoz hem kişinin kendisi hem de hayatının tüm alanları için büyük önem taşımaktadır.

Kimyasal özellikler monosakkaritler, yapılarının özelliklerinden kaynaklanmaktadır.

Örnek olarak glikozun kimyasal özelliklerini düşünün.

Monosakkaritler, alkollerin ve karbonil bileşiklerinin özelliklerini sergiler.

I. Karbonil grubundaki reaksiyonlar

1. Oksidasyon.

a) Tüm aldehitlerde olduğu gibi, monosakkaritlerin oksidasyonu karşılık gelen asitlere yol açar. Böylece, glikoz bir amonyak gümüş hidroksit çözeltisi ile oksitlendiğinde, glukonik asit oluşur ("gümüş ayna" reaksiyonu).

Glukonik asit tuzu - kalsiyum glukonat - iyi bilinen bir ilaç.

b) Monosakkaritlerin ısıtıldığında bakır hidroksitle reaksiyonu da aldonik asitlere yol açar.

mavi tuğla kırmızısı

Bu reaksiyonlar, bir aldehit olarak glikoz için nitelikseldir.

c) Daha güçlü oksitleyici ajanlar sadece aldehit grubunu değil, aynı zamanda birincil alkol grubunu da karboksil grubuna oksitleyerek dibazik şeker (aldarik) asitlere yol açar. Tipik olarak, bu oksidasyon için konsantre nitrik asit kullanılır.

2. Kurtarma.

Şekerlerin indirgenmesi polihidrik alkollere yol açar. Nikel varlığında hidrojen, lityum alüminyum hidrit vb. İndirgeyici madde olarak kullanılır.

3. Monosakkaritlerin kimyasal özelliklerinin aldehitlerle benzerliğine rağmen, glikoz sodyum hidrosülfit (NaHSO 3) ile reaksiyona girmez.

II. Hidroksil grupları üzerindeki reaksiyonlar

Monosakkaritlerin hidroksil grupları üzerindeki reaksiyonlar, kural olarak hemiasetal (siklik) formda gerçekleştirilir.

1. Alkilasyon (eterlerin oluşumu).

Gaz halindeki hidrojen klorür varlığında metil alkolün etkisi altında, glikozidik hidroksilin hidrojen atomu bir metil grubu ile değiştirilir.

Metil iyodür veya dimetil sülfat gibi daha güçlü alkilleyici maddeler kullanıldığında, bu tür bir dönüşüm monosakaritin tüm hidroksil gruplarını etkiler.

2. Asilasyon (ester oluşumu).

Asetik anhidrit glikoza etki ettiğinde, bir ester oluşur - pentaasetilglukoz.

3. Tüm polihidrik alkoller gibi, bakır (II) hidroksitli glikoz soğukta bakır (II) glukonat oluşumu ile yoğun mavi bir renk verir - polihidrik bir alkol olarak glikoz için kalitatif bir reaksiyon.

parlak mavi çözüm

III. Spesifik reaksiyonlar

1. Yanma (canlı bir organizmada tam oksidasyonun yanı sıra):

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

2. Fermantasyon reaksiyonları

Yukarıdakilere ek olarak, glikoz ayrıca bazı spesifik özelliklerle karakterize edilir - fermantasyon süreçleri. Fermantasyon, şeker moleküllerinin enzimlerin (enzimlerin) etkisi altında parçalanmasıdır. Üç karbon atomunun katları olan şekerler fermente edilir. Aralarında en ünlüsü olan birçok fermantasyon türü vardır:

a) alkollü fermantasyon

C6H12O6 → 2CH3 -CH2OH (etil alkol) + 2C02

b) laktik asit fermantasyonu

c) bütirik fermantasyon

C6H12O6 → CH3 -CH2 -CH2 -COOH (bütirik asit) + 2H2 + 2CO2

Mikroorganizmaların neden olduğu belirtilen fermantasyon türleri geniş pratik öneme sahiptir. Örneğin, alkol - etil alkol üretimi için, şarap yapımında, bira yapımında vb. ve laktik asit - laktik asit ve fermente süt ürünlerinin üretimi için.

Fruktoz, polihidrik alkollerin karakteristiği olan tüm reaksiyonlara girer, ancak aldehit grubunun reaksiyonları, glikozun aksine, bunun özelliği değildir.

Kimyasal özellikler riboz C 5 H 10 O 5 glikoza benzer.

D) Glikozun biyolojik rolü.

D-glikoz (üzüm şekeri) doğada yaygın olarak bulunur: üzümlerde ve diğer meyvelerde, balda bulunur. Hayvanların kan ve dokularının temel bir bileşenidir ve hücresel reaksiyonlar için doğrudan bir enerji kaynağıdır. İnsan kanındaki glikoz seviyesi sabittir ve %0.08-0.11 aralığındadır. Bir yetişkinin tüm kan hacmi 5-6 g glikoz içerir. Bu miktar vücudun 15 dakikalık enerji masrafını karşılamaya yeterlidir. onun yaşam aktivitesi. Bazı patolojiler için, örneğin bir hastalıkla diyabet Kan şekeri seviyesi yükselir ve fazlası idrarla atılır. Aynı zamanda, idrardaki glikoz miktarı, normal %0.1'e karşı %12'ye kadar yükselebilir.

3. Disakkaritler.

Oligosakaritler, molekülleri glikozidik bağlarla bağlanmış 2 ila 8-10 monosakarit kalıntısı içeren karbonhidratlardır. Buna göre disakaritler, trisakaritler vb. Ayırt edilir.

Disakkaritler, her molekülü hidroliz üzerine iki monosakkarit molekülüne ayrılan karmaşık şekerlerdir. Disakkaritler, polisakkaritlerle birlikte insan ve hayvan gıdalarındaki ana karbonhidrat kaynaklarından biridir. Yapıları gereği disakaritler, iki monosakarit molekülünün bir glikozidik bağ ile bağlandığı glikozitlerdir.

Yapı

1. Disakkarit molekülleri, bir monosakkaritin iki kalıntısını veya farklı monosakkaritlerin iki kalıntısını içerebilir;

2. Monosakarit kalıntıları arasında oluşan bağlar iki tipte olabilir:

a) Her iki monosakkarit molekülünün hemiasetal hidroksilleri bağ oluşumunda yer alır. Örneğin bir sakaroz molekülünün oluşumu;

b) bir monosakkaritin hemiasetal hidroksili ve diğer monosakkaritin alkol hidroksili bağ oluşumunda yer alır. Örneğin, maltoz, laktoz ve selobiyoz moleküllerinin oluşumu.

Disakkaritlerin yapısını kurmak için bilmek gerekir: hangi monosakkaritlerden yapıldığını, bu monosakkaritlerin anomerik merkezlerinin konfigürasyonunun (- veya -), halka boyutlarının (furanoz veya piranoz) ne olduğunu, ve hangi hidroksillerin iki monosakarit molekülünde yer aldığı.

Disakkaritler indirgeyici ve indirgeyici olmayan olmak üzere iki gruba ayrılır.

Disakkaritler arasında maltoz, laktoz ve sakaroz özellikle iyi bilinmektedir.

α-glukopiranozil-(1-4)-α-glukopiranoz olan maltoz (malt şekeri), amilazların nişasta (veya glikojen) üzerindeki etkisiyle bir ara madde olarak oluşturulur, iki α-D-glukoz kalıntısı içerir. Hemiasetal hidroksili bir glikozidik bağ oluşumuna katılan şekerin adı "silt" ile biter.

Maltoz molekülünde, ikinci glikoz kalıntısı serbest bir hemiasetal hidroksile sahiptir. Bu tür disakkaritler indirgeyici özelliklere sahiptir.

İndirgeyici disakaritler, özellikle maltta bulunan maltozu (malt şekeri) içerir, i. filizlenmiş ve daha sonra kurutulmuş ve ezilmiş tahıl taneleri.

(maltoz)

Maltoz, bir (1-4)-glikosidik bağ ile bağlanmış iki D-glukopiranoz kalıntısından oluşur, yani. bir molekülün glikozidik hidroksili ve başka bir monosakkarit molekülünün dördüncü karbon atomundaki alkol hidroksili, bir eter bağı oluşumuna katılır. Bu bağın oluşumunda yer alan anomerik karbon atomu (С 1) bir -konfigürasyonuna sahiptir ve serbest bir glikozidik hidroksil (kırmızı ile gösterilen) olan anomerik atom hem α- (α-maltoz) hem de β-konfigürasyonuna sahip olabilir ( β- maltoz).

Maltoz beyaz bir kristaldir, suda çok çözünür, tadı tatlıdır, ancak şekerden (sakarozdan) çok daha azdır.

Görülebileceği gibi, maltoz serbest bir glikozidik hidroksil içerir, bunun bir sonucu olarak halkayı açma ve aldehit formuna aktarma yeteneği korunur. Bu bağlamda, maltoz aldehitlerin karakteristik reaksiyonlarına girebilir ve özellikle "gümüş ayna" reaksiyonu verebilir, bu nedenle buna indirgeyici disakkarit denir. Ayrıca maltoz, monosakkaritlerin karakteristik birçok reaksiyonuna girer, örneğin eterler ve esterler oluşturur.

Disakkarit laktoz (süt şekeri) sadece sütte bulunur ve D-galaktoz ve D-glikozdan oluşur. Bu, a-glukopiranozil-(1-4)-glukopiranozdur:

Laktoz molekülü serbest bir hemiasetal hidroksil (glikoz kalıntısında) içerdiğinden, indirgeyici disakkaritlerin sayısına aittir.

En yaygın disakkaritlerden biri sakarozdur (kamış veya pancar şekeri). gıda şekeri. Sükroz molekülü, bir D-glikoz ve bir D-fruktoz kalıntısından oluşur. Bu nedenle, a-glukopiranozil-(1-2)-β-fruktofuranosiddir:

Çoğu disakkaritten farklı olarak sakaroz, serbest hemiasetal hidroksil içermez ve indirgeyici özelliklere sahip değildir.

Sükroz (pancar veya şeker kamışı) indirgeyici olmayan bir disakkarittir. Şeker kamışında, şeker pancarında (kuru maddenin %28'ine kadar), bitki sularında ve meyvelerde bulunur. Sükroz molekülü α,D-glukopiranoz ve β,D-fruktofuranozdan yapılmıştır.

(sakaroz)

Maltozun aksine, monosakkaritler arasındaki glikozidik bağ (1-2), her iki molekülün glikozidik hidroksilleri nedeniyle oluşur, yani serbest glikozidik hidroksil yoktur. Sonuç olarak sakarozun indirgeme yeteneği yoktur, "gümüş ayna" reaksiyonu vermez, bu nedenle indirgeyici olmayan disakkaritler olarak adlandırılır.

Doğal trisakaritler arasında çok azı önemlidir. En iyi bilineni şeker pancarında ve diğer birçok bitkide bol miktarda bulunan fruktoz, glikoz ve galaktoz kalıntılarını içeren rafinozdur.

Genel olarak, bitki dokularında bulunan oligosakkaritler, bileşimleri bakımından hayvan dokularının oligosakkaritlerinden daha çeşitlidir.

Hepsi aynı ampirik formül C 12 H 22 O 11'e sahiptir, yani. izomerlerdir.

Sükroz, tadı tatlı, suda yüksek oranda çözünür, beyaz kristal bir maddedir.

Sükroz, hidroksil grupları üzerindeki reaksiyonlarla karakterize edilir. Tüm disakkaritler gibi sakaroz da asidik veya enzimatik hidroliz ile kendisini oluşturan monosakkaritlere dönüştürülür.

Disakkaritler tipik şeker benzeri karbonhidratlardır; Bunlar, suda çok çözünür, tatlı bir tada sahip katı renksiz kristal maddelerdir.

Disakkaritlerden en yüksek değer sakaroz C 12 H 22 O 11'e sahiptir:

Sükroz molekülü, glikoz ve fruktoz moleküllerinin kalıntılarından oluşur.

Monosakkarit glikoz, alkollerin ve aldehitlerin kimyasal özelliklerine sahiptir.

Alkol gruplarına göre glikoz reaksiyonları

Glikoz, esterleri oluşturmak için karboksilik asitler veya anhidritleri ile reaksiyona girer. Örneğin, asetik anhidrit ile:

Polihidrik bir alkol olarak glikoz, bakır (II) hidroksit ile reaksiyona girerek parlak mavi bir bakır (II) glikozit çözeltisi oluşturur:

Aldehit grubu üzerindeki glikoz reaksiyonları

Gümüş ayna reaksiyonu:

Alkali bir ortamda ısıtıldığında glikozun bakır(II) hidroksit ile oksidasyonu:

Bromlu suya maruz kaldığında glikoz da glukonik aside oksitlenir.

Glikozun nitrik asit ile oksidasyonu, dibazik şeker asidine yol açar:

Glikozun heksahidrik alkol sorbitole indirgenmesi:

Sorbitol birçok meyve ve meyvede bulunur.

Üç tip glikoz fermantasyonu
çeşitli enzimler tarafından

Alkollü fermantasyon:

Laktik fermantasyon:

Butirik fermantasyon:

Disakkarit reaksiyonları

Mineral asitlerin (H2S04, Hcl, H2C03) mevcudiyetinde sakarozun hidrolizi:

"Gümüş ayna" reaksiyonu gibi maltoz oksidasyonu (disakkaritin azaltılması):

Polisakkaritlerin reaksiyonları

Asitlerin veya enzimlerin mevcudiyetinde nişastanın hidrolizi aşamalar halinde ilerleyebilir. AT farklı koşullar farklı ürünler ayırt edilebilir - dekstrinler, maltoz veya glikoz:

Nişasta, sulu bir iyot çözeltisi ile mavi bir renk verir. Isıtıldığında renk kaybolur, soğuyunca tekrar belirir. Nişasta iyot reaksiyonu, nişastanın kalitatif bir reaksiyonudur. Nişasta iyodürünün, iyotun nişasta moleküllerinin iç tübüllerine dahil edilmesi-katılmasının bir bileşiği olduğuna inanılmaktadır.

Asitlerin varlığında selülozun hidrolizi:

Konsantre sülfürik asit varlığında konsantre nitrik asit ile selülozun nitrasyonu. Nitrik asit miktarına ve reaksiyon sıcaklığına bağlı olarak, selülozun olası üç nitroesterinden (mono-, di- ve trinitroesterler) biri ağırlıklı olarak oluşur. Örneğin, trinitroselüloz oluşumu:

denilen trinitroselüloz piroksilin dumansız toz üretiminde kullanılır.

Asetik ve sülfürik asitlerin mevcudiyetinde asetik anhidrit ile reaksiyona girerek selülozun asetilasyonu:

Triasetil selülozdan yapay lif elde edin - asetat.

Selüloz, bir bakır-amonyak reaktifi içinde çözülür - konsantre amonyak içinde bir (OH) 2 çözeltisi. Böyle bir çözeltinin asitleştirilmesi üzerine Özel durumlar iplik şeklinde selüloz alır.
BT - bakır lifi.

Alkalinin ve ardından karbon disülfidin selüloz üzerindeki etkisi altında, selüloz ksantat oluşur:

Böyle bir ksantatın alkali çözeltisinden selüloz lifi elde edilir - viskon.

EGZERSİZLER.

1. Glikozun aşağıdakileri gösterdiği reaksiyon denklemlerini verin: a) indirgeyici özellikler; b) oksitleyici özellikler.

2. Asitlerin oluştuğu glikoz fermantasyon reaksiyonları için iki denklem verin.

3. Glikozdan şunları elde edersiniz: a) kloroasetik asidin kalsiyum tuzu (kalsiyum kloroasetat);
b) potasyum tuzu -bromobütirik asit (-potasyum bromobutirat).

4. Glikoz, bromlu su ile dikkatli bir şekilde oksidasyona tabi tutuldu. Nihai bileşik, sülfürik asit varlığında metil alkol ile ısıtıldı. Denklemleri Yaz kimyasal reaksiyonlar ve ortaya çıkan ürünleri adlandırın.

5. Elde edilen karbon monoksiti (IV) nötralize etmek için 65.57 ml% 20 sulu sodyum hidroksit çözeltisi (yoğunluk 1.22 g / ml) gerekiyorsa, kaç gram glikoz% 80 verimle alkolik fermantasyona tabi tutuldu? Bu durumda kaç gram sodyum bikarbonat oluşmuştur?

6. Aşağıdakileri ayırt etmek için hangi reaksiyonlar kullanılabilir: a) glikozu fruktozdan; b) maltozdan sakaroz?

7. 18 g'ı 23.2 g ile reaksiyona girebilen oksijen içeren bir organik bileşiğin yapısını belirleyin. amonyak çözeltisi gümüş oksit Ag 2 O ve bu maddenin aynı miktarını yakmak için gereken oksijen hacmi, yanması sırasında oluşan hacme eşittir. CO2.

8. İyot çözeltisi nişastaya etki ettiğinde mavi rengin görünümünü ne açıklar?

9. Glikoz, sakaroz, nişasta ve selüloz arasında ayrım yapmak için hangi reaksiyonlar kullanılabilir?

10. Selüloz ester ve asetik asit formülünü verin (üç OH grubuna göre selülozun yapısal birimi). Bu yayına bir ad verin. Selüloz asetat nerelerde kullanılır?

11. Selülozu çözmek için hangi reaktif kullanılır?

2. konu için alıştırmaların cevapları

37. Ders

1. a) Bromlu su ile reaksiyonda glikozun özelliklerini azaltma:

b) Aldehit grubunun katalitik hidrojenasyonu reaksiyonunda glikozun oksidatif özellikleri:

2. oluşturmak için glikozun fermantasyonu organik asitler:

5. 65.57 ml hacimli %20'lik bir çözeltideki NaOH kütlesini hesaplayın:

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

NaHC03 3 oluşumu ile nötralizasyon reaksiyonunun denklemi:

Reaksiyon (1) tüketir m(CO2) = X\u003d 16 44/40 \u003d 17,6 g ve m(NaHC03) = y\u003d 16 84/40 \u003d 33,6 gr.

Glikozun alkollü fermantasyonunun reaksiyonu:

Tepkime (2)'deki %80'lik verim dikkate alındığında teorik olarak aşağıdakiler oluşturulmalıdır:

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

Glikoz kütlesi: z\u003d 180 22 / (2 44) \u003d 45 gr.

Cevap. m(C6H12O6) = 45 g, m(NaHC03 3) = 33,6 g.

6. “Gümüş ayna” reaksiyonu kullanılarak a) glikozu fruktozdan ve b) sakarozu maltozdan ayırmak mümkündür. Glikoz ve maltoz bu reaksiyonda gümüşü çökeltirken fruktoz ve sakaroz reaksiyona girmez.

7. Problemin verilerinden, istenen maddenin bir aldehit grubu ve aynı sayıda C ve O atomu içerdiği sonucu çıkar.Bu bir karbonhidrat C olabilir. n H2 nÖ n. Oksidasyon ve yanma reaksiyonları için denklemler:

Reaksiyon denkleminden (1) karbonhidratın molar kütlesi:

x\u003d 18 232 / 23.2 \u003d 180 g / mol,

M(İTİBAREN n H2 nÖ n) = 12n + 2n + 16n = 180, n = 6.

Cevap. Glikoz C6H12O6.

8. İyot çözeltisi nişastaya etki ettiğinde yeni bir renkli bileşik oluşur. Bu, mavi rengin görünümünü açıklar.

9. Madde setinden: glikoz, sakaroz, nişasta ve selüloz - glikozu “gümüş ayna” reaksiyonu ile belirleyeceğiz.
Nişasta, sulu bir iyot çözeltisi ile mavi renklenme ile ayırt edilebilir.
Sükroz suda çok çözünürken, selüloz çözünmez. Ek olarak, sakaroz, glikoz ve fruktoz oluşturmak için 40-50 °C'de karbonik asidin etkisi altında bile kolayca hidrolize olur. Bu hidrolizat, bir "gümüş ayna" reaksiyonu verir.
Selüloz hidrolizi, sülfürik asit varlığında uzun süreli kaynatma gerektirir.

10, 11. Cevaplar ders metnindedir.