- •Введение
- •Предельные углеводороды (алканы и циклоалканы)
- •Способы получения
- •Углеводороды с двойными связями алкены
- •Диеновые углеводороды
- •Понятие об ароматичности
- •Функциональные производные
- •Галогенопроизводные
- •Физические свойства
- •Кислородсодержащие функциональные производные
- •Одноатомные спирты
- •Физические свойства
- •Применение.
- •Многоатомные спирты
- •Физические свойства
- •Применение.
- •Фенолы, нафтолы
- •Физические свойства
- •Оксосоединения. Альдегиды и кетоны.
- •Физические свойства
- •Применение.
- •Карбоновые кислоты
- •Одноосновные кислоты (насыщенные и ароматические)
- •Способы получения
- •Одноосновные ненасыщенные кислоты
- •Физические свойства.
- •Применение.
- •Двухосновные кислоты
- •Применение.
- •Функциональные производные карбоновых кислот
- •Гидроксикислоты
- •Углеводы. Определение, строение, нахождение в природе.
- •Физические свойства
- •Физические свойства
- •Азотсодержащие соединения
- •Нитросоединения
- •Физические свойства
- •Применение.
- •Диазо- и азосоединения
- •Физические свойства
- •Применение.
- •Аминокислоты
- •Классификация, изомерия
- •Химические свойства
- •Значение аминокислот
- •Пептиды
- •Гетероциклические соединения
Физические свойства
Дисахариды – твердые или некристаллизующиеся сиропы, хорошо растворимы в воде. Все сладкие на вкус, наибольшей сладостью обладает сахароза.
Мальтоза – кристаллизуется из водных и водно-спиртовых растворов. Водные растворы мутаротируют, менее сладка (≈ в 0,6 раз, чем сахароза).
Целлобиоза также мутаротирует в растворах.
Лактоза – не гигроскопична, поэтому в отличие от других сахаров не отсыревает и плохо растворяется в воде. Применяется как фармацевтический препарат. В водных растворах мутаротирует. В 4-5 раз менее сладка, чем сахароза.
Сахароза – широко расространена в природе, наиболее известна как сахар. Содержится не только в свекле и тростнике, но и плодах (грушах, абрикосах, ананасах, персиках и др.), в листьях и семенах, а также кукурузе, и некоторых соках. Растворы не мутаротируют. При гидролизе превращается в смесь равных количеств глюкозы и фруктозы. Фруктоза характеризуется более сильным левым вращением, чем глюкоза – правым, поэтому гидролизованные растворы сахарозы имеют левое вращение. В связи с изменением в процессе гидролиза правого вращения на левое, гидролиз сахарозы получил название инверсия (обращение). Смесь равных количеств глюкозы и фруктозы, получающихся в результате инверсии тростникового сахара называется инвертным сахаром. Природный инвертный сахар – это мед.
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Восстанавливающие дисахариды в водных растворах мутаротируют
Поэтому имеют способность окисляться слабыми окислителями, восстанавливаться, вступать в реакции нуклеофильного присоединения, алкилирования и ацилирования, а также гидролиза:
Невосстанавливающие дисахариды – не мутаротируют, не окисляются, не восстанавливаются, не вступают в реакции нуклеофильного присоединения, т.к. не имеют свободного полуацетального гидроксила. Характерные реакции – алкилирование, ацилирование и гидролиз.
Высокомолекулярные (несахароподобные) полисахариды – состоят из сотен и даже тысяч остатков моносахаридов, представляют собой длинные цепи из остатков моносахаридов в циклических формах, связанных друг с другом через кислородный мостик, образующийся из полуацетального гидроксила предыдущего со спиртовым гидроксилом последующего:
Полигликозидная цепь может быть разветвленной или нет, состоящей из одинаковых моносахаридов (гомополисахариды) и различных (гетерополисахариды).
Важнейшими представителями полисахаридов, состоящими из глюкозы, являются крахмал, гликоген и клетчатка (целлюлоза).
Крахмал
Крахмал образуется при фотосинтезе в зеленых листьях растений, затем расщепляется на олиго- и моносахариды, которые перемещаясь в подземные клубни или зерна злаков, снова превращаются в крахмальные зерна. Крахмал – не однородное вещество, представляет собой смесь двух фракций: амилозу (15-25 %) и амилопектин (75-85 %).
Амилоза – неразветвленная или малоразветвленная цепь полисахаридов со степенью полимеризации 1000-6000, которая состоит из остатков глюкопиранозы, связанных между собой α-1,4-гликозидной связью:
Цепь имеет один свободный полуацетальный гидроксил, поэтому восстанавливающая способность амилозы очень мала. С йодом дает синее окрашивание, т.к. образуется комплекс – соединение включения:
Синее окрашивание исчезает при кипячении и вновь появляется при охлаждении. На йод-крахмальной реакции основано применение крахмала в аналитической химии в качестве индикатора.
Амилопектин – полисахаридная цепь, построенная из остатков глюкозы α-1,4-гликозидными связями, сильно разветвлена, в точках ветвлений – α-1,6-гликозидные связи. Между ветвлениями – 20-25 глюкозидных остатков. Степень полимеризации n=6000. С йодом дает фиолетовое окрашивание, обладающее очень маленькой восстанавливающей способностью.
Свойства, применение.
Крахмал – белый аморфный порошок; содержит 10-20 % воды, которую можно удалить медленным нагреванием. Высушенный крахмал очень гигроскопичен. Дает коллоидные растворы, для чего суспензию крахмала постепенно, при хорошем нагревании приливают в кипящую воду. Быстрое нагревание крахмала приводит к расщеплению полисахаридной цепи на более короткие фрагменты – декстрины. При хлебопечении крахмал муки частично превращается в декстрины, которые более растворимы в воде, поэтому легче усваиваются.
Наибольшее содержание крахмала находится в следующих зерновых культурах: зерна риса – 62-82 %, кукуруза – 65-75 %, пшеница – 57-75 %, картофель – 12-24 %.
Крахмал применяется, в основном, в пищевой промышленности как главный источник углеводов в питании. Очищенный крахмал – в производстве кондитерских и кулинарных изделий, колбас. Подвергая крахмал кислотному гидролизу, можно получить глюкозу в чистом виде или в виде патоки – окрашенного некристаллизующегося сиропа. Кроме того, крахмал применяется в текстильной, бумажной, полиграфической, косметической промышленности, медицине и фармакологии.
При специальной обработке получают так называемые модифицированные крахмалы, содержащие улучшающие их внешний вид добавки, которые также широко применяются в различных отраслях промышленности.
Гликоген
Гликоген – животный крахмал, полисахарид, содержащийся в организме животных (40 % в мышечной ткани, 10-20 % – в печени). Все биологические процессы связаны с гликолизом – расщеплением гликогена и образованием молочной кислоты.
Гликоген – белый аморфный порошок, хорошо растворяется в холодной воде с образованием опалесцирующих растворов. При кислотном или ферментативном гидролизе образует декстрины, мальтозу, а при полном гидролизе – глюкозу.
Гликоген построен аналогично амилопектину (α-1,4 и α-1,6-гликозидные связи), но более разветвлен (через 8-16 глюкозных остатков), степень полимеризации n=2500-25000. С йодом дает окрашивание от винно-красного до красно-бурого в зависимости от происхождения гликогена. Окрашивание исчезает при кипячении и вновь появляется при охлаждении.
Целлюлоза
Целлюлоза – высокомолекулярный полисахарид, главная составная часть растительной клетки (клетчатка). В различных видах древесины ее содержание составляет от 50 до 70 %. Состоит из остатков глюкозы, соединенных β-1,4-гликозидной связью.
Степень полимеризацииn=10000-14000. Молекулы клетчатки расположены параллельно друг другу, взаимодействуют между собой за счет водородных связей и образует волокна. Поэтому в отличие от крахмала, клетчатка не набухает в воде и не растворяется в ней.
Целлюлоза не обладает восстанавливающими свойствами, не растворяется в воде и органических растворителях.
При обработке уксусным ангидридом в присутствии серной кислоты дает триацетат клетчатки, который используется при производстве ацетатного волокна и негорючей кинопленки. При обработке концентрированным раствором щелочи дает алкоголят – алкалицеллюлозу, которая является исходным веществом при производстве вискозы и целлофана.
Все остальные производные целлюлозы также используются в химической промышленности.