5. Кетозы

Кетозы являются изомерами альдоз с тем же количеством углеродных атомов. Они имеют на один асимметрический центр меньше, чем альдозы, а следовательно, меньшее количество изомеров. Кетозы, как и альдозы, существуют в нескольких таутомерных формах:

¹CH₂OH

²C = O

⁶ O OH HO ^{3 *} H ⁶ O ¹CH₂OH

⁵ HO ² H ^{4 *} OH ⁵ HO ²

HO 4 3 ¹ CH₂OH H ^{5 *} OH HO ^{4 3} OH

OH ⁶CH₂OH OH

β-D-фруктопиранозаD-фруктоза α-D-фруктопираноза

7. Химические свойства моносахаридов

Моносахариды – бифункциональные соединения, поэтому их химические свойства обусловлены наличием в молекулах как карбонильных (в линейной форме), так и гидроксильных групп.

А. Реакции альдегидной группы.

1. Окисление

Альдегидная группа альдоз легко окисляется в карбоксильную даже такими слабыми окислителями, как аммиачный раствор оксида серебра или гидроксид меди(II):

NH₃

HO−CH₂−(CHOH)₄−CH=O + Ag₂O HO−CH₂−(CHOH)₄−COOH + 2 Ag

D-глюкоза глюконовая кислота

Глюконовая кислота относится к так называемым альдоновым кислотам. В более жестких условиях образуются сахарные кислоты:

[O]

HO−CH₂−(CHOH)₄−CH=O HOOC−(CHOH)₄−COOH

HNO₃(к) глюкосахарная кислота

Альдоновые и сахарные кислоты из-за отсутствия карбонильной группы не способны к цикло-цепной таутомерии.

Фруктоза при окислении образует две кислоты: щавелевую и винную:

[O]

HOCH₂−(CHOH)₃−C−CH₂OH HOOC−COOH + HOOC−CH−CH−COOH

|| щавелевая кислота | |

O OH OH

винная кислота

2. Восстановление

При восстановлении моносахариды превращаются в многоатомные спирты. Так, при восстановлении глюкозы образуется шестиатомный спирт – сорбит:

[H]

HO−CH₂−(CHOH)₄−CH=O HO−CH₂−(CHOH)₄−CH₂−OH

сорбит

Б. Реакции гидроксильных групп.

1. С гидроксидом меди(II) без нагревания глюкоза реагирует как многоатомный спирт и образует раствор синего цвета.

2. Образование простых эфиров

Образование простых эфиров в первую очередь происходит по гидроксилу, связанному с С₁ (гликозидный, или полуацетальный гидроксил); такие эфиры носят название гликозидов. Гликозиды – широко распространенные природные соединения.

⁶СН₂ОН ⁶СН₂ОН

| |

⁵С О ⁵С О

Н | Н Н | Н

| Н | СН₃ОН | Н |

⁴С ¹С ⁴С ¹С + Н₂О

| ОН Н | | ОН Н |

НО | | ОН НО | | ОСН₃

³С ²С ³С ²С

| | | |

Н ОН Н ОН

α – глюкоза α – метилглюкозид

3. Образование сложных эфиров

При действии на глюкозу ангидридов кислот образуются сложные эфиры:

⁶СН₂ОН ⁶СН₂ОСОСН₃

| |

Н⁵СН О Н Н ⁵СН О Н

| | 5 СН₃СООН | |

⁴С ОН Н ¹С ⁴С ОСОСН₃ Н ¹С + 5 Н₂О

| | | | | | | |

НО ³С ²С ОН Н₃СОСО ³С ²С ОСОСН₃

| | | |

Н ОН Н ОСОСН₃

глюкоза пентаацетилглюкоза

Большое значение имеют сложные эфиры, образованные моносахаридами и ортофосфорной кислотой.

В. Реакции брожения

Важным свойством моносахаридов является их ферментативное брожение. Брожению подвергаются в основном гексозы. Молекулы глюкозы способны к расщеплению под действием различных микроорганизмов. Основные виды брожения:

а) спиртовое брожение

С₆Н₁₂О₆ 2 С₂Н₅ОН + 2 СО₂

б) молочнокислое брожение

С₆Н₁₂О₆ 2 СН₃−СН(ОН)−СООН

молочная кислота

в) маслянокислое брожение

С₆Н₁₂О₆ С₃Н₇−СООН + 2 СО₂ + 2 Н₂

масляная кислота

65