Углеводы Моносахариды 1 Углеводы это полигидроксиальдегиды

Углеводы Моносахариды 1

*Углеводы – это полигидроксиальдегиды и полигидроксикетоны и их производные, например: глюкоза (полигидроксиальдегид) фруктоза (полигидроксикетон) 2

*Общая формула простых моносахаридов может быть представлена как Cn(H 2 O)m и поэтому ранее сахара считали гидратированными формами углерода, что объясняет этимологию слова “углевод”. *Молекулярная формула глюкозы C 6 H 12 O 6 может быть представлена как C 6(H 2 O)6 3

*Классификация углеводов *Моносахариды (монозы, простые сахара, например, глюкоза) *Олигосахариды (би-, три-, тетраозы: углеводы, содержащие 2 -10 остатков моносахаридов, например сахароза). *Полисахариды (полиозы, углеводы, содержащие более 10 остатков моносахаридов, но обычно – тысячи и миллионы). 4

*1. Моносахариды *Моносахариды – простейшие углеводы, не гидролизующиеся на более простые углеводы *1. 1. Классификация моносахаридов *a) по числу атомов углерода в молекуле Триозы, тетрозы, пентозы, гексозы, гептозы, октозы, нонозы, декозы. *б) по функциональной группе Альдозы – содержат альдегидную группу Кетозы – содержат кетонную группу. 5

6

7

*Изомерия *1. Структурная изомерия *альдозы изомерны кетозам – глюкоза является изомером фруктозы * 8

* Циклические формы моносахаридов *1. Образование циклических полуацеталей 9

*Аномеры ( формулы Колли-Толенса) b-аномер открытая цепь 10 a-аномер

*Как перейти от линейной структуры к циклической? 11 14. 02. 2018

12

фуран пиран 13

*1. 4. 3. перспективные формулы Хэуорса a-D-глюкопираноза 14

*4. Конформации молекул моносахаридов 15

b-D-глюкопираноза рибоза a-D-глюкопираноза b-D-рибофураноза 16 a-D-рибофураноза

* 2. Кольчато-цепная таутомерия 17

*Кольчато-цепная таутомерия сопровождается закономерным явлением – мутаротацией. *Мутаротация (лат. mutare – изменять, rotatio – вращение) в данном случае это изменение вращения плоскости поляризации света свежеприготовленными растворами разных аномеров. *Например, a-D-глюкопираноза имеет удельное вращение [a] = +112 o, а b-D-глюкопираноза имеет [a] = +19 o. При стоянии свежеприготовленных растворов каждого из аномеров удельное вращение изменяется и достигает значения +52, 5 o, соответствующего равновесию. 18

*3. Стереоизомерия *Принадлежность к D- или L-ряду у моносахаридов определяется по последнему асимметрическому атому 19

*Энантиомерия 20

*Диастереомерия 21

*Производные моносахаридов *1. Дезоксисахара рибоза b-2 -дезокси-D-рибофураноза 2 -дезокси-D-рибоза 22

*2. Аминосахара D-глюкозамин D-галактозамин 23 D-маннозамин

*1. 6. Физические свойства *Моносахариды представляют собой бесцветные кристаллические вещества очень хорошо растворимые в воде. Моносахариды трудно растворяются в спирте, очень плохо в гидрофобных растворителях. *Концентрированные растворы сахаров в воде называются сиропами. 24

*1. 7. Биологические свойства и значение *Метаболическое значение и энергетическая функция *Структурная функция *Сладкий вкус 25

Вещество Относительная сладость Фруктоза 173 Сахароза* 100 Глюкоза 74 Глицерин** 48 Мальтоза* 32 Галактоза 32 Лактоза* 16 26

Сахарин (E 954) , 500 раз Этоксифенилмочевина (дульцин), 200 раз Цикламаты (циклогексилсульфаматы) (E 952) , 30 -50 раз Ацесульфам (E 950) , 200 раз Аспартам (метиловый эфир L-аспартил-L-фенилаланина, E 951), 200 раз Метилфенхиловый эфир L-аспартиламиномалоновой кислоты, 33000 раз Сукроновая кислота, 200000 раз. 27

белок монеллин из тропического растения Dioscoreophyllum cumminsii в 3000 раз слаще сахарозы ttp: //www. medicinalplantsinnige ria. com/gallery_d/slides/Dioscor eophyllum cumminsii(inunurin). html 28

*белок тауматин (E 957) из тропического растения Thaumacoccus daniellii слаще сахара в 750 -1000 раз, а его комплекс с ионами алюминия – талин – уже в 35000 раз слаще сахарозы http: //www. gazetaonline. net/2011/substanca-me-e-embelthaumatoccocus-danielli. html 29

*Белок миракулин из Synsepalum dulcificum не обладает сладким вкусом, но способен изменять вкус кислых продуктов на сладкий. http: //clickablenews. ru/лимоны-сладкие-как-конфеты 30

http: //clickablenews. ru/лимоны-сладкие-как-конфеты 31

* Химические свойства *1. Образование гликозидов D-глюкопираноза O-метил-b-D-глюкопиранозид 32 O-метил-a-D-глюкопиранозид

*Классификация гликозидов 33

*Свойства гликозидов 34

*2. Образование простых эфиров b-D-глюкопираноза пентаметил-D-глюкопиранозид тетраметил- D-глюкопираноза пентаметил-D – глюкопиранозид 35

*3. Образование сложных эфиров D-глюкопираноза пентаацетал-D-глюкопираноза 36

D-глюкозо-6 -фосфат D-глюкозо-1 -фосфат 37

Удлинение цепи моносахаридов

*Удлинение цепи моносахаридов циангидрины гликоновые кислоты 39 лактоны

*Восстановление моносахаридов 40

Ксилоза Манноза Глюкоза → ксилит (E 967) → маннит → глицит(сорбит) E 420 http: //www. sorbit. ru/ 41

42

*Аскорбиновая кислота (витамин С), С 6 Н 8 О 6, водорастворимый витамин. Отсутствие аскорбиновой кислоты в пище человека понижает сопротивляемость к заболеваниям, вызывает цингу, заболевание, ранее уносившее десятки тысяч жизней. *Слово “аскорбиновая” происходит от а – отрицающая частица и scorbutus – цинга. То есть аскорбиновая кислота означает “противоцинготная” кислота *Аскорбиновая кислота также используется в аналитической химии в аскорбинометрии, которую применяют для определения Fe(III), Hg(II), Au(III), Pt(IV), Ag(I), Ce(IV), Mo(VI), W(VI), I 2, Br 2, хлоратов, броматов, иодатов, ваданатов, дихроматов, а также нитро- нитрозо-, азо- и иминогрупп в органических соединениях. 43

Изомеризация моносахаридов в щелочной среде

Качественные реакции на моносахариды

фурфурол (фурфураль), светло-желтая жидкость с запахом ржаного хлеба, tкип 161, 5 °С. Сырье для получения фурановых смол, фурана, тетрагидрофурана, фурфурилового спирта, лекарственных препаратов (фурацилин, фуразолидон).

*БРОЖЕНИЕ. Процессы анаэробного распада глюкозы, вызываемые различными микроорганизмами, известны под названием брожений. *Спиртовое брожение: *Молочнокислое брожение : *Маслянокислое брожение:

*На процессе спиртового брожения основано виноделие и спирто-водочное производство. Молочнокислое брожение играет большую роль при производстве молочнокислых продуктов (кефира, простокваши и др. ), при квашении капусты, огурцов, при силосовании кормов. Маслянокислое брожение вызывается маслянокислыми бактериями, большинство из которых являются анаэробами.

*Окисление моносахаридов *Гликоновые кислоты образуются при окислении альдегидной группы до карбоксильной: глюкоза глюконовая кислота 50

*Гликаровых (аровые) кислоты образуются при жёстком окислении. При этом окисляется и альдегидная группа и первичная спиртовая галактоза галактаровая кислота 51

*Гликуроновые (уроновые) кислоты образуются при окислении первичной спиртовой группы, не затрагивая альдегидную группу: глюкуроновая кислота галактуроновая кислота 52 маннуроновая кислота

Уроновые кислоты выполняют важную биологическую функцию – вывод из организма ксенобиотиков и токсичных веществ. ксенобиотики (от греч. eno — чужой и bio — жизнь), чужеродные для организмов соединения (промышленные загрязнения, пестициды, препараты бытовой химии, лекарственные средства и т. п. ). 53

*1. 7. 6. Изомеризация моносахаридов *Изомеризация в щелочной среде (перегруппировки Лобри де Брюйна – ван Экенштейна) Нижник Я. П. http: //norgchem. professorjournal. ru 54 14. 02. 2018

*1. 7. 7. качественные реакции на моносахариды фурфурол (фурфураль), светло-желтая жидкость с запахом ржаного хлеба, tкип 161, 5 °С. Сырье для получения фурановых смол, фурана, тетрагидрофурана, фурфурилового спирта, лекарственных препаратов (фурацилин, фуразолидон). Нижник Я. П. http: //norgchem. professorjournal. ru 55 14. 02. 2018

* Источник углеводов в питании человека *— преимущественно пища растительного происхождения. Мучные изделия, крупы и картофель поставляют крахмал, пищевой сахар и свекла — сахарозу, злаки, в частности ячмень, — мальтозу, фрукты и мед — фруктозу и глюкозу. * Из продуктов животного происхождения заметный источник углеводов (лактозы) — молоко. Лактоза содержится также и в кондитерских изделиях, в вареньях, куда ее добавляют как средство, предупреждающее осахаривание. Суточная потребность организма составляет 400 -500 г.

*Свойства отдельных моносахаридов и их производных 57

*Получение моносахаридов *1. Природные источники 6 CO 2 + 6 H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 58

*2. Гидролиз дисахаридов, олигосахаридов и полисахаридов Сахароза + H 2 O → глюкоза + фруктоза Мальтоза + H 2 O → глюкоза + глюкоза Лактоза + H 2 O → глюкоза + галактоза 59

*3. Реакция Бутлерова 60

Нижник Я. П. http: //norgchem. professorjournal. ru 61 14. 02. 2018