Моносахаридтердің химиялық қасиеттері

1. Тотықсызданадыру. Моносахаридтер тотықсызданғанда альдегид пен кетотоптар гидроксотопқа айналып, көп атомды спирттер (полиолдар) түзеді. Оларды альдиттер деп атайды. Бұлар суда жақсы еритін тәтті дәмі бар кристалды заттар, көбіне қант диабетімен ауыратын адамдар көп атомды спирттерді – ксилит пен сорбитті қанттың орнына қолданады.

2. Тотықтыру. Тотығу реакцияларын әртүрлі орталарда жүргізуге болады. Бейтарап немесе қышқылы аз ортада тотығу процесі жүргенде моносахаридтер деструкцияға ұшырамайды. Тотықтырғыш ретінде хлор немес бром сулары (рН 6,0) қолданылады. Бұл жағдайда тотықтыру қасиет көрсететін хлорлылау (НОСl) немесе бромдылау (НОBr) қышқылдар болып саналады.

Реакция нәтижесінде моносахаридтердің альдегид тобы карбоксил топқа дейін тотығып альдон (гликон) қышқылдары түзіледі. Мысалы,

Медицинада глюкон қышқылының кальций тұзы (кальций глюконаты) қолданылады.

Күшті қышқылды ортада моносахаридтердің альдегеид тобымен қатар бірінші спиртті топ та (ең шеткі топ) тотығады. Тотықтырғыш ретінде азот қышқылының ерітіндісі пайдаланылады. Бұл жағдайда екі негіздік гликар қышқылы түзіледі. ИЮПАК жүйесі бойынша шыққан қышқылдарды атау үшін моносахаридтердің атындағы оза деген жалғау ар деген жалғаумен алмастырылады, мысалы:

Моносахаридтердегі альдегид тобына тиіспей бірінші топты тотықтыру арқылы гликурон (урон) қышқылдарын алуға болады. Тотықтыру реакциясын жүргізу үшін ең алдымен альдегид тобын гликозид топқа айналдыру қажет, содан кейін тотықтырғыш ретінде бромдылау қышқылды қолданып, спиртті топты карбоксил топқа дейін тотықтырады.

D-глюкурон қышқылының биологиялық маңызы зор, себебі көптеген улы заттар глюкуронид түрінде организмнен зәр арқылы шығып отырады (детоксикация).

Моносахаридтердегі сілтілі ортада да тотықтыруға болады. Альдоздар да, кетоздар да сілтілі ортада металл катиондарын тотықсыздандырады. Моносахаридтердің сілтілі ортада беріктілігі төмен болғандықтан, тотықтыру процесінің нәтижесінде әртүрлі заттардың қоспасы түзіледі.

Моносахаридтерді құрамында мыстың (ІІ) катионы бар Бендикт немесе Фелинг (Фелинг сұйығы) реактивтерімен тотықтыруға болады. Фелинг реактивінде мыс (ІІ) катионы тұрақтандыруға шарап қышқылының калий-натрий тұздары (тартрат-иондар), ал Бенедикт реактивінде – лимон қышқылының тұздары (цитрат-иондар) қолданылады. Негізінде осы екі реактивтің де әсері бірдей, екеуі де екі валентті мысты бір валентті мысқа дейін тотықсыздандырады, реакцияның нәтижесінде қызыл кірпіш түсті мыс (І) оксиді тұнбаға түседі.

Жоғарыда келтірілген моносахаридтер мен Толленс, Бенедикт және Фелинг реактивтерінің әрекеттесу процестері альдоздар мен кетоздарды анықтауға қолданылатын сапалық реакцияларға жатады.

Көпатомды спирттер сияқты моносахарид – глюкоза негіздермен әрекеттесіп алкогляттар немесе сахараттар түзеді. Қалыпты температурада глюкоза мыс (ІІ) гидроксидімен әрекеттесіп көк түсті мыс сахаратын түзеді:

Бұл реакция қант диабеті ауруын тексеруде адам зәріндегі қантты анықтау үшін қолданылады.

Моносахаридтер гидроксил тобы бар қосылыстармен (спирттермен, фенолдармен және т.б.) қышқылды ортада әрекеттесіп циклды ацетальдар немесе гликозидтер деп аталатын қосылыстар береді.

Циклға кіретін көміртек атомының санына қарай олар пиранозидтер мен фуранозидтерге бөлінеді. Глюкозаның ацетальдары глюкозидтер, рибозанікі – рибозидтер, фруктозаныкі – фруктозидтер (- оза - жұрнағы - озидпен алмасады.

Гликозидтерді алу үшін хлорсутек газын (катализатор) моно-сахаридтің спирттегі ерітіндісі арқылы жібереді. Бұларды атау үшін ең алдымен радикал, содан кейін аномерлік орталықтың конфигурациясы көрсетіліп көмірсу қалдығына – озид деген жұрнақ қосылады.

Глюкозидтік немесе жартылай ацетальды гидроксил тобының реакцияласу қабілеті жоғары болғандықтан ол оңай метильденеді, реакция өнімі гликозид деп аталады. Реакция кезінде гликозидтік байланыс пайда болады.

Гликозид алуды сусыз жағдайда жүргізеді. Гликозидтер қышқылды ортада оңай гидролизденеді, реакция кері бағытта жүреді. Сілтінің әсерінен гидролизге түспейді. Қалған гидроксил топтарын метилдеуге болады. Ол үшін диметилсульфат немесе алкилгалогенидпен әсер етеді. Егер қышқылмен әсер етсе тек қана гликозидтік байланыс гидролизге түседі, қалған жай эфирлік байланысы реакцияға түспейді.

Гликозидтер табиғатта кең таралған. Гликозидтік байланыс С, О, S, N арқылы болуы мүмкін. Осыған байланысты О-гликозидтер, S- гликозидтер, N-гликозидтер көптеген дәрі-дәрмектер гликозидтерге жатады.

Глюкозаның аса маңызды қасиеттеріне оның микроорганизмдер бөліп шығатын органикалық катализаторлар-ферменттердің әсерінен ашуы жатады. Глюкоза ашығанда әртүрлі өнімдер түзіледі.

Ашытқы ферменттерінің әсерінен глюкоза ашып этил спиртіне айналуының жиынтық теңдеуі төмендегідей:

Сүт қышқылы глюкоза ашығанда бактериялы ферменттердің әсерінен түзілетін затқа жатады.

Сүт қышқылы сүт ірігенде, капуста мен қияр ашығанда және мал азығы сүрленгенде пайда болады.

Тағам арқылы организмге түскен күрделі көмірсулар (қант, крахмал) ферменттердің әсерінен глюкозаға дейін ыдырап, ішектер арқылы қанға өтіп, бүкіл органдар мен ткандарға таралып гликоген, майлар, аминқышқылдарының синтезіне қатысады. Глюкозаның 70%-ке жуығы организмде толығымен тотығып көміртек (ІV) оксиді мен суға айналады, бұл процестің нәтижесінде энергия суға айналады, бұл процестің нәтижесінде энергия бөлініп шығады:

С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ → СО₂ + 6Н₂О; ∆Н = -2920 кДж.

Организмде жүретін алмасу процестерінде глюкозаның атқаратын міндеті зор, себебі ол клеткаларда жүретін көптеген процестерге қажетті энергияны беретін негізгі қордың бірі. Глюкоза қанның қажетті компоненті, адам қанының 100 мл-де 80-120 мг глюкоза болады. Егерде глюкозаның мөлшері 180 мг-нан жоғары болса, көмірсулы алмасу процестері бұзылу нәтижесінде организм қант ауруына шалдығады. Ауырған адамның зәрінде көп мөлшерде глюкоза пайда болады.

Глюкоза организмде оңай, тез қорытылатын болғандықтан және қатетті энергиямен қамтамасыз ететініне байланысты ол медицинада әртүрлі ауруларды емдегенде және организм жалпы әлсірегенде кеңінен қолданылады.

Микробиологиялық өнеркәсіпте глюкозаның ерітіндісі микроорга-низмдердің қоректену ортасы ретінде азықтық ашытқы алуға пайдаланылады.

Глюкозаны кондитер өнеркәсібінде, айна, шырша ойыншықтарын жасауда тотықсыздандырғыш ретінде, мақта маталарға жылтырайтын қасиет беру үшін тоқыма өнеркәсібінде қоладанады.

Өнеркәсіпте глюкозаны крахмалдан алады.

Фруктозаны қанттың орнына атеросклерозбен ауыратын, май мен холестерин алмасу процестері бұзылған аурулар қолданады. Сонымен қатар фруктозаны ой еңбегімен шұғылданғанда және жасы толған немесе кексе кісілердің де қабылдағандары дұрыс.