Физические свойства

Моносахариды – твердые кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде, плохо – в органических растворителях. В растворах образуют сиропы, обычно сладкие на вкус. Растворы моносахаридов имеют нейтральную реакцию на лакмус, обладают оптической активностью.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Каждый моносахарид может существовать в растворах одновременно в виде нескольких таутомерных форм, каждая из которых вступает в реакции с определенными реагентами.

В гидроксикарбонильной форме углеводы проявляют химические свойства, характерные для альдегидов: реакции окисления, восстановления, реакция «серебряного зеркала», с HCN, с C₆H₅NHNH₂, взаимодействие со щелочами.

1. Окисление. Углеводы легко окисляются, при использовании слабых окислителей (бромная вода, разбавленные минеральные кислоты) в реакцию вступает только альдегидная группа (образуются альдоновые кислоты); под действием сильных окислителей окисляются альдегидная и концевая спиртовая группы до карбоксильных групп (образуются двухосновные сахарные кислоты).

Углеводы, содержащие альдегидную группу, дают реакцию «серебряного зеркала», т.е. окисляются реактивом Толленса – Ag(NH₃)₂OH, а также реактивом Феллинга (качественные реакции на альдегидную группу).

2. Восстановление углеводов происходит амальгамой Na, водорода в присутствии катализаторов, либо NaBH₄ (боргидрид Na), в результате реакции образуются многоатомные спирты.

3. Взаимодействие с синильной кислотой (HCN) – оксинитрильный синтез, был рассмотрен ранее.

4. Взаимодействие с фенилгидразином. С 1 моль C₆H₅NHNH₂ альдозы дают фенилгидразоны; с избытком – фенилозазоны (вторая гидроксильная группа окисляется до карбонильной и реагирует с фенилгидразином).

5. Действие щелочей. Эримиризация. При действии NaOH или КОН происходит изменение конфигурации у второго углеродного атома и образуются вещества, называемые эпимерами.

В циклических формах углеводы вступают в реакции по спиртовым гидроксилам – реакции алкилирования и ацилирования.

6. Алкилирование – взаимодействие со спиртами в присутствии HCl сух. (по полуацетальному гидроксилу) или галогкнопроизводными в присутствии Ag₂O (по всем гидроксилам).

7. Ацилирование происходит под действием ангидридов или галогенангидридов карбоновых кислот с образованием сложных эфиров по всем спиртовым группам. Реакция идет в присутствии слабых оснований (ацетата Na).

8. Действие минеральных кислот. При нагревании углеводов с минеральными кислотами происходит одновременно дегидратация с циклизацией. Эта реакция используется как качественная на пентозы, т.к. в результате образуется фурфурол, дающий цветную реакцию с резорцином.

9. Брожение гексоз – сложный процесс расщепления углеводов под действием микроорганизмов, сопровождающийся выделением газообразных продуктов (СО₂, Н₂ и др.), и приводящий к образованию этилового спирта, а также молочной, лимонной кислот или других продуктов.

а) спиртовое брожение

б) молочнокислое брожение

в) лимоннокислое брожение

ОЛИГОСАХАРИДЫ. ДИСАХАРИДЫ.

Из циклических форм моносахаридов могут быть образованы ди-, три- и т.д. сахариды, которые при гидролизе распадаются на исходные молекулы.

Все дисахариды могут быть рассмотрены как гликозиды, образованные путем замещения водорода в полуацетальном гидроксиле на остаток другого моносахарида. Остатки моносахаридов могут быть как одинаковыми, так и различными.

Различают восстанавливающие и невосстанавливающие дисахариды. В случае невосстанавливающих – молекулы образованы двумя полуацетальными гидроксилами; восстанавливающие образованы полуацетальным и спиртовым гидроксилом, причем в молекуле остается свободным один полуацетальный гидроксил.

К восстанавливающим дисахаридам относятся:

1. Мальтоза – солодовый сахар. Поучают из крахмала при действии солода, состоящего из остатков глюкозы, связанных α-1,4-гликозидной связью:

2. Целлобиоза – образуется из целлюлозы при гидролизе. Состоит из остатков глюкозы, связанных β-1,4-гликозидной связью:

3. Лактоза – молочный сахар, получают из молока. Состоит из остатков галактозы и глюкозы:

Невосстанавливающие дисахариды (не имеют свободных полуацетальных гидроксилов)

1. Трегалоза – грибной сахар. Состоит из двух остатков α-D-глюкопиранозы, связанных друг с другом за счет обоих полуацетальных гидроксилов:

2. Сахароза – тростниковый (свекловичный) сахар. Состоит из остатков α-D-глюкопиранозы и β-D-фруктофуранозы, связанных друг с другом полуацетальными гидроксилами:

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ

Практически все олигосахариды получаются из природных источников гидролизом или экстракцией.