- •1 Углеводы, биологические функции, классификация.
- •2.Моносахариды.
- •2.1 Общая характеристика
- •2.2.1 Циклические формы моносахаридов.
- •2.2.2 Перспективные формулы Хеуорса
- •2.2.3 Таутомерия моносахаридов в растворах
- •2.2.4 Мутаротация
- •2.3 Способы получения моносахаридов
- •2.4 Физические свойства моносахаридов
- •2.5 Химические свойства моносахаридов
- •2.5.1 Реакции карбонильных форм моносахаридов
- •2.5.2 Реакции с участием гидроксильных групп
- •2.5.3 Реакции с участием гликозидного гидроксила
- •2.5.4 Действие кислот
- •2.5.6 Брожение сахаров
- •3 Олигосахариды.
- •3.1 Строение, физико-химические свойства отдельных представителей
- •3.1.1 Дисахариды
- •4 Полисахариды. Строение, физико-химические свойства
- •4.2 Гетерополисахариды
- •4.3Пищевые волокна
2.2.1 Циклические формы моносахаридов.
Давно были известны свойства моносахаридов, которые были не связаны со свойствами оксиальдегидов и оксикетонов, например:
– наблюдалась повышенная реакционная способность одной из гидроксильных групп;
– наличие в два раза больше изомеров, чем предсказывает формула Фишера
– наблюдалось явление мутаротации – изменения угла вращения свежеприготовленных растворов и др.
В результате исследований было установлено, что в кристаллическом состоянии моносахариды имеют циклическое строение. В растворах моносахаридов наряду с альдегидными или кетонными формами всегда содержатся циклические полуацетальные формы (оксиформы ), причем содержание открытой оксо-формы мало (доли процента).
Циклические формы моносахаридов возникают в результате взаимодействия альдегидной (кетонной) группы с гидроксильной группой у пятого или у четвертого углеродного атома - кислород ОН-группы присоединяется к атому углерода карбонильной группы, а водород ОН-группы присоединяется к атому кислорода карбонильной группы.
Образуются устойчивые циклические полуацетальные формы - пиранозная (шестичленный цикл) либо фуранозная (пятичленный цикл). Эти формы получили название от соответствующих гетероциклических соединений, шестичленные - от пирана (точнее тетрагидропирана), а пятичленные - от фурана (точнее тетрагидрофурана). Гидроксил, образованный на месте бывшей карбонильной группы, называется полуацетальным или гликозидными отличается по свойствам от спиртовых гидроксилов.
Для указания размера кольца в циклической форме моносахарида две последние буквы названия моносахарида (“оза”) заменяют окончанием “фураноза” в случае пятичленного кольца или “пираноза”- в случае шестичленного кольца, например, глюкопираноза, фруктофураноза, рибофураноза и т.д.
В циклической форме монозы нет альдегидной или кетонной группы, имеются только гидроксильные группы. Эти гидроксилы разные: один гидроксил полуацетальный появился в результате внутримолекулярного взаимодействия карбонильной и спиртовой групп, для сахаров этот гидроксил называют еще гликозидным; остальныегидроксилы спиртовые.
2.2.2 Перспективные формулы Хеуорса
Для более удобного написания и наименования полуацетальных форм моноз Хеуорс предложил рассматривать их как производные гидрированных гетероциклов пирана и фурана:
|
|
пиран фуран |
Моносахариды, имеющие пятичленное кольцо, как у фурана, называют фуранозами. Имеющие шестичленное кольцо относят к производным пирана и называют пиранозами. Перед названием типа цикла пишут начальный слог наименования сахара, например α-D(+)-глюкопираноза, β-L(-)-рибофураноза и т. д.
Шестиугольники (пираны) и пятиугольники (фураны), изображенные в перспективе - цикл лежит в горизонтальной плоскости, связи, расположенные ближе к наблюдателю, изображаются более жирными линиями. Атом кислорода располагается в шестичленном (пиранозном) цикле в правом верхнем углу, в пятичленном (фуранозном) – за плоскостью цикла, углеродные атомы, входящие в цикл, не пишутся, а только нумеруются от кислорода по часовой стрелке. Через атомы углерода проводят вертикальные линии, на концах которых пишут водородные атомы и ОН-группы.
Рассмотрим взаимоотношения проекционных формул Фишера и перспективных формул Хеуорса. Все группы (Н и ОН), расположенные справа в формуле Фишера, пишут под плоскостью цикла, а расположенные слева - над плоскостью цикла, концевая СН2-ОН группа располагается сверху от плоскости молекулы, если моносахарид относится к Д-ряду, и снизу от плоскости, если он относится к L-ряду.
Таким образом, в формулах Хеуорса полуацетальный гидроксил и концевая СН2-ОН группа располагаются у-аномеров по разные стороны кольца, а у-аномеров - по одну сторону (кружком обведены полуацетальные гидроксилы).
-
-Д-глюкопираноза
Аналогично можно осуществить переход от формул Фишера к формулам Хеуорса на примере одного из аномеров фуранозной формы Д-фруктозы :
-
-Д-фруктофураноза