химия. Семинарские заняти по орган химии. Учебное пособие для студентов химических специальностей и направлений Сургут Издательство Сургу 2007

• Название: Учебное пособие для студентов химических специальностей и направлений Сургут Издательство Сургу 2007
• Анкор: химия
• Дата: 16.11.2022
• Размер: 2.08 Mb.
• Имя файла: Семинарские заняти по орган химии.docx
• Тип: Учебное пособие; #792405
• страница: 21 из 24

Семинар 18, 19. Углеводы

ПРОГРАММА

Классификация углеводов. Строение моноз: доказательство строения глюкозы, фруктозы как альдегидо-кетоспиртов. Пространственная конфигурация моноз: эпимеры, D-, L-ряды. Проекционные формулы Фишера, открытые формулы, недостатки последних.

Циклические формулы Хеуорса, конформации "кресла", "ванны". Определение величины циклов фуранозы, пиранозы. Равновесия в растворах моноз (оксоциклотаутомерия). Мутаротация, α-, β- стереоизомеры (аномеры). Гликозиды, особые свойства гликозидного гидроксила.

Химические свойства моноз: действие кислот, щелочей, реакции эпимеризации; действие окислителей (реактивов Толленса, Фелинга, йодной кислоты, азотной кислоты, бромной воды), восстановителей, фенилгидразина, алкилирующих, ацилирующих средств, реакции укорочения и удлинения цепи моноз.

Дисахариды. Их состав и строение. Вопросы, решаемые при выяснении структуры дисахаридов. Химические свойства. Восстанавливающие (редуцирующие) и невосстанавливающие (нередуцирующие) биозы.

Строение и свойства полисахаридов (крахмал, целлюлоза).

1. Общие вопросы

1. 
   Дайте краткую классификацию моноз.
   
2. 
   На основании каких экспериментальных фактов глюкозе и фруктозе приписали формулы пентаоксиальдегида и, соответственно, пентаоксикетона?
   
3. 
   Какие данные не могут быть объяснены открытыми формулами D-глюкозы и D-фруктозы?
   
4. 
   Что такое "мутаротация", когда она наблюдается?
   
5. 
   Чем объясняется явление мутаротации?
   
6. 
   На примере D-глюкозы покажите равновесия, существующие в водных растворах, назовите их участников.
   
7. 
   На примере D-фруктозы покажите равновесия, существующие в водных растворах, дайте определения их участникам.
   
8. 
   Какие факты можно объяснить с помощью циклических формул моноз?
   
9. 
   Хотя D-идоза и D-талоза различаются по конфигурации только при одном атоме углерода, они не способны к взаимопревращению при растворении в воде, хотя и обнаруживают мутаротацию. Объясните эти факты.
   

*) Примечание: Рекомендации по изучению структур моноз:

10. 
    На примере гексоз покажите, какие соединения называют аномерами, эпимерами, энантиомерами, диастереомерами, α-, β-, D-, L- изомерами?
    
11. 
    Сколько хиральных центров содержится в D-фруктозе? Сколько может быть стереоизомерных 2-кетогексоз? Нарисуйте их проекции.
    
12. 
    Каким образом совершается переход от проекций Фишера к формулам Хеуорса и кресловидной конформации глюкозы, маннозы, галактозы? *).
    
13. 
    Почему при установлении равновесия между α-, β-, D - глюкопиранозой эти две формы не будут находиться в эквимолекулярном соотношении? Почему эти аномеры не обладают удельным вращением, одинаковым по величине, но противоположным по знаку?
    
14. 
    D-глюкоза относится к D-ряду из-за ее конфигурации при С₅, однако при образовании цикла обращение конфигурации при C₅ не делает D-глюкозу L-глюкозой. Почему? Что происходит при таком превращении при С₅?
    
15. 
    Напишите формулы α- и β- глюкопираноз в форме кресла. Через какой промежуточный продукт происходит их взаимопревращение? Почему β- глюкопираноза более устойчива, чем α-?
    
16. 
    Приведите примеры гомополисахаридов и гетерополисахаридов (на примере ди- и полисахаридов).
    
17. 
    По каким характеристикам различаются олигосахариды и полисахариды? Приведите примеры олигосахаридов и полисахаридов.
    
18. 
    Правила номенклатуры ИЮПАК для полисахаридов.
    
19. 
    Какие различия в структуре полисахаридов являются основой для их отличия друг от друга?
    

2. Основные задачи

1. 
   При восстановлении D-фруктозы боргидридом натрия образуются маннит и сорбит. Будут ли они эпимерами, энантиомерами? Почему маннит образуется в избытке?
   
2. 
   Окисление тетраметилглюкозы приводит к триметоксиглутаровой кислоте. Напишите уравнение реакции ее образования. Будет ли она оптически активной?
   
3. 
   Напишите уравнения эпимеризации D-глюкозы, D-маннозы, D-галактозы. В каких условиях она происходит?
   
4. 
   D-фруктоза дает положительную реакцию с реактивами Толленса, Фелинга, Бенедикта, т.е. является восстанавливающим сахаром. Почему?
   
5. 
   Монозы при обработке уксусным ангидридом образуют ацетильные производные, которые не проявляют восстановительных свойств. Почему?
   
6. 
   Какие два продукта образуются в итоге периодатного окисления метил-β-глюкопиранозида? Будут ли они оптически активными? Почему?
   
7. 
   Перечислите стадии деградации моноз по Руффу. Как можно это использовать для распознавания глюкозы, маннозы и галактозы?
   
8. 
   Укажите конфигурацию и назовите дикарбоновые кислоты, которые будут образовываться при окислении азотной кислоты тетроз, выведенных из (+)-глицеринового альдегида. Какая из них будет оптически активной, а какая - нет?
   
9. 
   Идентифицируйте соединения по данным окисления йодной кислотой:
   

A+5HIO₄=4HCOOH+2HCHO;

Б+3HIO₄=2HCOOH+2OHC−COOH

10. 
    (-) -Рибоза при увеличении цепи превращается в две альдогексозы - (+)-аллозу и (+)-альтрозу. Окисление (+)-альтрозы приводит к оптически активной альтраровой кислоте. Восстановление (+)-аллозы в гексит дает оптически неактивный аллит. Напишите проекционные формулы аллозы и альтрозы.
    
11. 
    Какие химические превращения происходят с сахарозой в ходе ее инверсии?
    
12. 
    Каковы условия проведения инверсии сахарозы (растворители, температура, катализаторы)?
    
13. 
    Подвергните окислению мальтозу, лактозу, целлобиозу окислителями: азотная кислота, аммиачный раствор окиси серебра, йодная кислота.
    
14. 
    Напишите реакции лактозы со следующими веществами: уксусным ангидридом, гидроксиламином, фенилгидразином.
    
15. 
    Нарисуйте строение цепи целлюлозы. Молекула какого углевода является элементарным звеном цепи целлюлозы, а какой углевод соответствует мономерному звену?
    
16. 
    Каков молекулярный вес целлюлозы?
    
17. 
    Какова форма макромолекулы целлюлозы?
    
18. 
    Рассмотрите строение и состав крахмала. Изобразите строение молекулы амилозы и амилопектина.
    
19. 
    Каков молекулярный вес крахмала, амилозы, амилопектина?
    
20. 
    Гликоген. Опишите отличия в строении молекулы гликогена от строения молекул компонентов крахмала.
    
21. 
    Какова пространственная форма макромолекул полисахаридов: амилозы, амилопектина, гликогена?
    
22. 
    К каким углеводам (восстанавливающим или невосстанавливающим) относятся следующие дисахариды: сахароза, мальтоза, лактоза, целлюлоза, амилоза, амилопектин, гликоген? Ответ поясните.
    
23. 
    Напишите реакцию гидролиза целлюлозы. В каких условиях протекает гидролиз этого полисахарида?
    
24. 
    Какие сложные эфиры клетчатки находят техническое применение? Назовите их и нарисуйте структуру элементарного звена.
    
25. 
    Представьте схему образования озазона целлобиозы.