Тема 9: Углеводы: моносахариды, ди- и полисахариды

Дайте краткий ответ на теоретические вопросы:

1.Дисахариды: мальтоза, лактоза. Строение, цикло-оксотаутомерия. Восстановительные свойства. Гидролиз. Конформационное строение мальтозы.

Ответы:

К дисахаридам относятся свекловичный сахар (сахароза), солодовый сахар (мальтоза), - молочный сахар (лактоза).

Мальтоза в свободном виде не встречается, она содержится в солоде - продукте, получаемом из проросших и смолотых зерен хлебных злаков. При гидролизе мальтоза распадается на две молекулы глюкозы. В промышленности мальтозу получают осахариванием крахмала ферментами и кислотой. Температура плавления мальтозы 108 °С. Мальтоза входит в состав многих кондитерских изделий как составная часть патоки.

Лактоза (молочный сахар) находится в молоке (4-5 %). Молочно - кислые бактерии сбраживают этот сахар в молочную кислоту. Являясь составной частью молока, лактоза входит во все кондитерские изделия, содержащие молоко. Принагревании растворов лактозы она разлагается и повышает цветность раствора.

При гидролизе дисахариды расщепляются на составляющие их моносахариды за счёт разрыва гликозидных связей между ними. Данная реакция является обратной процессу образования дисахаридов из моносахаридов.

В данных дисахаридах один из моносахаридных остатков участвует в образовании гликозидной связи за счет гидроксильной группы чаще всего при С-4 или С-6, реже при С-3. В дисахариде имеется свободная полуацетальная гидроксильная группа, вследствие чего сохраняется способность к раскрытию цикла. Возможностью осуществления цикло-оксо-таутометрии обусловлены восстановительные свойства таких дисахаридов и мутаротация их свежеприготовленных растворов

2.Моносахариды. Классификация, строение наиболее важных представителей триоз (3ФГА, ФДА), пентоз (рибоза, ксилоза, дезоксирибоза), гексоз (глюкоза, манноза, галактоза, фруктоза). Физико-химические свойства моносахаридов.

Ответы:

Моносахариды (монозы) по наличию альдо- или кето-группы разделяют на два ряда : полигидроксиальдегиды (альдозы) и полигидроксикетоны (кетозы). По количеству атомов углерода в цепи моносахариды подразделяют на: низшие (диозы, триозы, тетрозы), средние (пентозы, гексозы) и высшие (гептозы, октозы и нонозы).Природные моносахариды с углеродной цепью, содержащей более девяти атомов углерода, не обнаружены.

Хеуорс Фишер

Глюкоза существует в форме двух оптических изомеров, которые можно представить проекционными формулами

Решите задачи:

1. Напишите оксикарбонильные формулы (формулы Фишера и Хеуорса)

пентоз: рибозы, дезоксирибозы;

гексоз: глюкозы, маннозы, галактозы, фруктозы.

Конфигурация какого хирального атома определяет принадлежность моносахаридов к D и L –стереохимическим рядам?

Задача №2

В двух пробирках находятся 1% растворы сахарозы и лактозы. В лаборатории имеются 36,5% раствор HCl, 10% раствор NaOH, 2% раствор CuSO₄, дистиллированная вода и горелка. Требуется распознать содержимое пробирок.

Вопросы:

1. К какому классу органических соединений относятся сахароза и лактоза?

Класс органических соединений: Углеводы

2. В чем заключается сходство и различие сахарозы и лактозы?

3. Что такое мутаротация и мутаротируют ли растворы сахарозы и лактозы?

Мутаротация (лат. mutare – изменять, rotatio – вращение) в данном случае это изменение вращения плоскости поляризации света свежеприготовленными растворами разных аномеров.

Водные растворы лактозы мутаротируют

Растворы сахарозы не мутаротируют, что объясняется отсутствием в ее молекуле свободного полуацетального гидроксила. Сахароза вращает плоскость поляризации вправо.

4. Какая связь разрывается при гидролизе сахарозы и лактозы?

При гидролизе дисахориды расщепляются на состовляющие их моносахариды за счет разрыва связей между ними (гликозидных связей)

5. Как можно различить содержимое имеющихся пробирок, используя имеющиеся реактивы?

Налить в пробирку 4 капли 1%-го раствора лактозы, 4 капли 2н. NaOH и 1 каплю 0,2н CuSO₄. Голубой осадок гидрата окиси меди при встряхивании пробирки растворяется, образуя синеватый раствор (доказательство наличия гидроксильных групп). Остатки медного купороса со стенок пробирки, если имеются, смыть 5 каплями воды. Для того, чтобы реакция прошла , высота жидкости в пробирке должна быть 18-20 мм, в противном случае добавить еще несколько капель воды. Затем нагреть верхнюю часть раствора до кипения. Через несколько секунд в нагретой части появится желто-оранжевое окрашивание (доказательство наличия свободной альдегидной группы у лактозы).

Ответьте на тесты:

1. Гидролиз лактозы приводит к образованию

β,D-галактопиранозы и α,D-глюкопиранозы;

2. Гидролиз целлобиозы приводит к образованию

β,D-глюкопиранозы и D-глюкопиранозы.

3 Гидролиз мальтозы приводит к образованию

α,D-глюкопиранозы и D-глюкопиранозы.

5. К дисахаридам относятся

Сахароза

Занятие № 10