Практикум. Лабораторный практикум по органической химии. Практикум по органической химии оглавление Оформление лабораторного журнала 2 гидроксисоединения 3

• Название: Практикум по органической химии оглавление Оформление лабораторного журнала 2 гидроксисоединения 3
• Анкор: Практикум
• Дата: 12.04.2022
• Размер: 295.46 Kb.
• Имя файла: Лабораторный практикум по органической химии.docx
• Тип: Практикум; #467854
• страница: 10 из 15

Ди- и полисахариды

Наиболее распространенными природными олигосахаридами являются дисахариды, состоящие из двух моносахаридных звеньев одинаковой или разной ^{природы. Общая формула дисахаридов С}12^Н22^О11^.

Основные дисахариды и продукты их гидролиза следующие:

^{Мальтоза + Н}2^{О  -D-глюкоза + -D-глюкоза}

(солодовый сахар)

^{Целлобиоза + Н}2^{О  β-D-глюкоза + β-D-глюкоза Лактоза + Н}2^{О  -D-глюкоза + β-D-галактоза}

(молочный сахар)

^{Сахароза + Н}2^{О  -D-глюкоза + β-D-фруктоза}

(тростниковый сахар)
Возможны два типа связывания моносахаридных остатков в молекуле дисахарида:

1. 
   гликозидный (полуацетальный) гидроксил одной молекулы и спиртовой гидроксил другой молекулы (образуется моногликозидная связь)
   
2. 
   гликозидные гидроксилы обоих моносахаридов (образуется дигликозидная связь).
   

В первом случае в молекуле дисахарида с моногликозидной связью остается свободным полуацетальный (гликозидный) гидроксил и сохраняется способность к раскрытию цикла, т.е. к циклоцепной таутомерии. В открытой форме дисахарида появляется карбонильная группа (альдегидная) и ее восстанавливающие свойства. Поэтому такие дисахариды называются восстанавливающими. К ним относятся мальтоза, целлобиоза и лактоза.

В дисахаридах с дигликозидной связью отсутствует свободный полуацетальный гидроксил и невозможна циклоцепная таутомерия, т.е. невозможен переход дисахарида к таутомерной открытой (альдегидной) форме. Следовательно, такие дисахариды не обладают способностью восстанавливать катионы металлов, т.е.

являются невосстанавливающими. К ним относятся сахароза и трегалоза (при гидролизе трегалозы образуются две молекулы -D-глюкозы).

В названиях дисахаридов перечисляют названия составляющих их моносахаридов, заменяя окончание –оза на –озил (для первой молекулы) или –озид(для того остатка моносахарида, в котором связан полуацетальный гидроксил).

В мальтозе остатки двух молекул D-глюкопиранозы связаны -1,4-глюкозидной связью и аномерный атом углерода со свободной полуацетальной гидроксильной группой может иметь как -конфигурацию (-мальтоза), так и β-конфигурацию (β- мальтоза).

Схема таутомерных превращений мальтозы:

CH₂OH

H ^O H

H

OH H

OH O

CH₂OH

H OH

CH₂OH

H

-мальтоза

OH

CH₂OH

O

C

H
H OH H OH

открытая форма мальтозы
CH₂OH
CH₂OH

_H O

H

OH H

OH
H OH
H

O
H OH

β-мальтоза

-D-глюкопиранозил-1,4-β-D-глюкопираноза

Целлобиоза (продукт неполного гидролиза полисахарида целлюлозы) состоит из двух D-глюкопиранозных остатков, связанных β-1,4-гликозидной связью.

CH₂OH ^CH2OH

H OH

H OH

β-целлобиоза

β-D-глюкопиранозил-1,4-β-D-глюкопираноза

Лактоза (молочный сахар) содержится в молоке (4 – 4,5%), получается в сыроваренной промышленности из молочной сыворотки. Лактоза состоит из остатков β-D-галактопиранозы и D-глюкопиранозы, связанных β-1,4-гликозидной связью. Как и мальтоза имеет две аномерные формы: -лактоза и β-лактоза с преобладанием в растворе β-формы.
CH₂OH ^CH2OH

H OH

β-лактоза

H OH

β-D-галактопиранозил-1,4-β-D-глюкопираноза

Лактоза, как мальтоза и целлобиоза, способна восстанавливать катионы металлов (Ag, Cu и др.) и окисляться до лактобионовой кислоты.

Важнейший невосстанавливающий дисахарид – сахароза имеет огромное значение в питании человека. При действии фермента (сахаразы или инвертазы) или при действии кислоты происходит гидролиз сахарозы и образование D-глюкозы и D- фруктозы (инвертный сахар).

Дигликозидная связь в молекуле сахарозы образована между -D- глюкопиранозой и β-D-фруктофуранозой, т.е. между первым атомом глюкозы и вторым атомом фруктозы (1,2-гликозидная связь).

H





H

HO C H O H C

H C
1

CH₂OH

2

C

HO C

4 _O

H C

H C

6

или

CH₂OH

CH₂OH

CH₂OH

H OH O

или

CH₂OH

1

^{CH2OH O} H
² 5

H HO

6

CH₂OH O

_{3 4} CH₂OH

6

_{5 2} H OH
OH H

H HO

H

CH OH

-D-глюкопиранозил-1,2-β-D-фруктофуранозид

4 3 ₁ ²
OH H

Гидролиз дисахаридов (кислотный и ферментативный) происходит не только в процессе жизнедеятельности организма, но и в технологических процессах производства и обработки продуктов питания, влияя тем самым на важные качественные показатели готового изделия.

Полисахариды(полиозы)– высокомолекулярные углеводы – являются продуктами поликонденсации моносахаридов или их производных. Остатки моносахаридов соединены кислородными мостиками в длинные неразветвленные или разветвленные цепи. В образовании цепей полисахарида участвует гликозидный (полуацетальный) гидроксил одной молекулы и спиртовой гидроксил другой молекулы моносахарида, т.е. полисахариды по химической природе являются полигликозидами(полиацеталями).

В полисахаридах растительного происхождения в основном осуществляется 1,4- и 1,6-гликозидные связи. В полисахаридах животного и бактериального происхождения имеются также 1,3- и 1,2-гликозидные связи.

На конце цепи полисахарида имеется остаток моносахарида со свободным полуацетальным гидроксилом и возможен таутомерный переход к альдегидной группе, а значит и возможна восстанавливающая способность. Однако малая доля

концевых групп цепей означает очень слабую и не проявляемую обычными методами восстанавливающуюспособностьполисахарида. Поэтому все полисахариды являются невосстанавливающимисахарами.

Для полисахаридов характерен гидролиз, который легко протекает в кислой среде и под влиянием ферментов и может дать промежуточные продукты (при неполном гидролизе) и исходные моносахариды (при полном гидролизе).

Макромолекулы полисахаридов могут состоять из пентоз (пентозаны) и гексоз (гексозаны). К пентозанам относятся арабаны (из арабинозы), ксиланы (из ксилозы) и др. К гексозанам относится крахмал, гликоген и целлюлоза (клетчатка), состоящие из глюкозы, пектиновые вещества, состоящие из полигалактуроновой кислоты, альгиновая кислота и др.

Крахмал – важнейший резервный полисахарид растений, т.е. источник запасной энергии в метаболистических процессах, входит в углеводы пищи человека (хлеб, картофель, крупа, мука и др.).

^{Крахмал, общая формула (С}6^Н10^О5⁾n^{, является гомополисахаридом, состоящим} из -D-глюкопиранозы. Имеет две фракции – амилоза (линейные молекулы полимера с 1,4-гликозидными связями) и амилопектин (разветвленные молекулы с 1,4- и 1,6- гликозидными связями). Содержание амилозы в крахмале 15 – 25%, амилопектина 75

– 85%.

Конформация макромолекулы амилозы – спираль (действие водородных связей), в которой на каждый виток приходится 6 звеньев моносахарида. Внутрь спирали ^{входят подходящие по размеру молекулы (например, J}2^{) и образуют комплексы (соединения включения). Комплекс J}2 ^{с амилозой имеет синюю окраску, что и используется как при открытии крахмала в пищевых системах, так и J}2 ^в аналитических реакциях.

Гликоген (животный крахмал) содержится в печени и мышцах. Является аналогом растительного крахмала, по строению подобен амилопектину, но имеет еще большее разветвление цепей и несет функции резервного (запасного) полисахарида. Крахмал и гликоген подвергаются ферментативному гидролизу в пищеварительном тракте. Хранение и тепловая обработка пищевых продуктов

приводит к процессам деполимеризации.

Крахмал широко применяется в пищевой промышленности. В последние годы используют модифицированные крахмалы (особенно в кондитерском производстве). Один из способов модификации крахмала – химическое взаимодействие с функциональными группами полисахарида (действие окислителей, фосфорной кислоты и др.).

Целлюлоза (клетчатка) – линейный растительный гомополисахарид, построенный из β-глюкозы, имеет 1,4-глюкозидные связи. Целлюлоза не расщепляется обычными ферментами желудочно-кишечного тракта человека и животных. Более подробную информацию об углеводах.