Углеводы. Моно- и дисахариды. Хроматографические методы исследования презентация

Содержание

Углево́ды — органические вещества, содержащие карбонильную группу и несколько гидроксильных групп. Они входят в состав клеток и тканей всех живых и растительных организмов. Название углеводов сложилось исторически, для многих углеводов

Слайд 1Кафедра общей и медицинской химии
Углеводы. Моно- и дисахариды
Хроматографические методы исследования.

Лекция

7-I

Слайд 2Углево́ды — органические вещества, содержащие карбонильную группу и несколько гидроксильных групп.


Они входят в состав клеток и тканей всех живых и растительных организмов. Название углеводов сложилось исторически, для многих углеводов (УВ) О:H как в воде и общая формула – Сn(H2O)n.
Растениями углеводы образуются в процессе фотосинтеза из CO2 и Н2О:
6 CO2 + 6 Н2О C6H12O6

По способности к гидролизу УВ делят на простые и сложные.


сложные
(гидролизуются)


УВ

простые
(не гидролизуются)
моносахариды

олигосахариды
n ≤ 10

Полисахариды
n > 10

Слайд 3 - альдозы
- кетозы
n = 3

C3H6O3 – триоза
n = 4 C4H8O4 – тетроза
n = 5 C5H10O5 – пентоза
n = 6 C6H12O6 – гексоза

Моносахариды
Номенклатура – «оза»
Классификация УВ

по количеству С

По функциональной группе

Слайд 4Стереоизомерия УВ
Первый член гомологичного ряда УВ – триоза

C3H6O3.






- глицериновый альдегид
2,3–дигидроксипропаналь (альдоза)

и его структурный изомер
1,2 –дигидроксипропанон (кетоза)

Слайд 5
В молекуле глицеринового альдегида имеется 1

асиметричный атом С,
молекула не имеет ни оси, ни плоскости симметрии, т.е. хиральна
может существовать в виде двух энантиомеров : ( + ) и ( - ) вращающих.

При химическом синтезе получается смесь из эквимолекулярных количеств (+ ) и ( - ) изомеров, т.н. рацемическая.

Слайд 6Реакции, протекающие в живом организме приводят к одному энантиомеру, т.е. стереоселективны.
Необходимо

знать конфигурацию атомов в этих энантиомерах, ведь биохимические реакции – ферментативны, а конфигурация фермента должна совпадать с конфигурацией Sb, т.е. они должны подходить друг к другу, как ключ к замку

Слайд 8Абсолютная конфигурация — это истинное расположение в пространстве заместителей при каждом

асимметрическом атоме молекулы

Относительная конфигурация — это взаимное расположение заместителей при разных асимметрических атомах по отношению друг к другу; обычно ее обозначают приставками к основному названию вещества (цис- и транс-, трео- и эритро-, мезо-, алло- и др.)

Слайд 9Определить пространственное расположение атомов в молекуле относительно С* , т.е.
абсолютную

конфигурацию молекулы – задача чрезвычайно трудная.
Она стала возможной в середине ХХ века и включает в себя рентгеноструктурный анализ и расшифровку спектров и т.д.


Слайд 10
Если абсолютную конфигурацию молекулы узнать трудно, то можно определить относительную.
Химики

в начале ХХ века ввели стереохимические ряды, условно обозначаемые как D и L,
1)выбрали конфигурационный стандарт

2) стали определять относительную конфигурацию изучаемого стереоизомера, сравнивая его со стандартом,

3) относить соединения к D и L стереохимическим рядам.


За конфигурационный эталон в 1906 году Розанов А. принял глицериновый альдегид.

Слайд 11








( + ) D гл. альдегид α = +

8,7

( - ) L гл. альдегид α = - 8,7

Формула Фишера

К D- стереохимическому ряду относятся соединения с такой конфигурацией хирального атома, когда функциональная группа – OH, NH2, Cl и т.д. в проекции Фишера справа от вертикальной черты, а к L – ряду – слева.
Знак вращения не имеет прямой связи с конфигурацией : в D ряду есть как ( + ), так и ( - ) вращающие вещества.

Если конфигурация наиболее удаленного атома С* совпадает с конфигурацией D – глицеринового альдегида, то УВ относят к D ряду.




Слайд 12Для изображения строения мнсх. используют проекционные формулы Фишера.
Фишер Эмиль Герман (1852-1919),

немецкий химик-органик, создатель научной школы, основоположник химии природных соединений.
1. Исследовал строение и синтезировал ряд производных пурина: кофеин, гуанин, аденин и др.
2. Ввел номенклатуру, создал рациональную классификацию и осуществил синтез многих углеводов.
3. Открыл специфичность действия ферментов. Основополагающие исследования по химии белков. Нобелевская премия (1902).

Слайд 14N = 23 = 8
УВ такого состава - 4 пары (

D и L )

D (-) рибоза

D дезоксирибоза – входит в состав ДНК,
находится в β-D фуранозной форме


Наиболее важные УВ

Самый важный УВ – рибоза – входит в состав РНК.
Формулы Фишера:

1) C5H10O5 –пентозы -


C

H

H

H

O

H

O

H

ОH


H

СН2ОН

Слайд 15Рибоза входит в состав РНК .Может быть получена их гидролизом. Она

используется в синтезе нуклеозидов.

. Четыре основных нуклеозида - аденозин, гуанозин, цитидин и уридин - содержат в молекулах остаток рибозы.

Из всех нуклеозидов наиболее важным для мышечной деятельности является аденозин, входящий в состав АТФ, основного источника энергии при интенсивной мышечной деятельности.

Слайд 17Дезоксирибоза входит в состав ДНК . Получают гидролизом ДНК.
Дезоксирибоза используется в

синтезах нуклеозидов.

Движение молекул белка во время связывания ДНК, гидролиза и освобождения ДНК

И РНК, и ДНК участвуют в синтезе белков и передаче наследственности.

Слайд 18
















C
ОH
H
O
НO
OН
D ( +

) ксилоза


Кроме альдоз, формула C5H10O5 может принадлежать кетозам – в их названии появляется суффикс «улоза» - ксилулоза, рибулоза.

Ксилоза

СН2ОН

Слайд 192) Гексозы - C6H12O6
8 пар энантиомеров D и L ряда
4 асимметрических

атома С образуют

N = 24 = 16

Слайд 20N = 24 = 16,
8 пар энантиомеров
D (+) глюкоза
D

(+) галактоза

D (+) манноза

2) Гексозы - C6H12O6


HО

C

OН

H

O

OН

НO


СН2ОН


Наибольшее значение имеют глюкоза (глю), галактоза, манноза, фруктоза.

Слайд 21

Глюкоза

Глюкоза - самый распространенный моносахарид

В свободном виде содержится
во фруктовых соках,

в качестве составной части входит в молекулы дисахаридов (сахарозы, мальтозы, лактозы, целлобиозы

и полисахаридов (крахмал, гликогена, целлюлозы, декстринов

Слайд 22Используют глюкозу
в пищевой промышленности,
медицине , для синтеза глюконовой и

аскорбиновой кислот,
в качестве восстановителя в текстильной промышленности,
для получения этилового спирта.

Глюкоза

Слайд 23
D (-) фру


Эпимеры –диастереомеры, которые различаются конфигурацией одного атома.
Фруктоза

– структурный изомер глюкозы, фруктовый сахар содержится в мёде, фруктах

Слайд 24Фруктоза
Фруктоза фруктовый или плодовый, сахар, левулёза, β-D-фруктофураноза, бесцветные кристаллы сладкого вкуса

(слаще сахарозы в 1,5 раза и глюкозы в 3 раза), растворимы в воде.

Встречается в свободном виде во многих фруктах и плодах: в яблоках, помидорах, пчелином мёде (около 50% ), входит в состав олиго- и полисахаридов.

Слайд 25Н
Н
-δ
+δ
п/а
Схема образования циклических форм.

Слайд 26α – D глюкопираноза
β– D глюкопираноза

C
H
2
-
O
H
O
H
H
O
H
O
H
O
C
C
H
2
-
O
H
O
H
H
O
H
O
H
O
C
H
O
H
O


α
Формулы Колли-Толленса
β

Слайд 27Фураноза
(от фурана)
Пираноза
(от пирана)
При этом могут возникать либо пятичленные циклы, содержащие

кольцо тетрагидрофурана, либо шестичленные циклы содержащие кольцо тетрагидропирана.

Слайд 28

α-D-глюкопираноза
α-D-фруктофураноза
Более наглядными и компактными являются циклические или перспективные формулы Хеуорса.

Правила изображения этих формул.

1) О – пишется в правом верхнем углу (пиран) или за плоскостью рисунка (фуран).

2) Все атомы, находящиеся справа в формуле Колли-Толленса, пишутся под плоскостью.

3) CH2OH -для D ряда – над плоскостью

Слайд 29




Доказательством существования циклической формы может быть

явление мутаротации.
В твердом состоянии моносахариды имеют циклическое строение.
При растворении моносахаридов первоначальное значение [α] меняется, со временем достигнув определенного значения, которое остается постоянным.








Таутомерия. Мутаротация

Сахариметр-поляриметр СУ-5 предназначен для измерения концентрации сахарозы в растворах по углу вращения плоскости поляризации

Мутаротация – изменение удельного вращения растворов УВ
во времени.

Слайд 30Таутомерия. Мутаротация
Сосуществование в динамическом равновесии двух и более изомерных форм

называется таутомерией.
Таутомерия УВ - окси-оксо, цикло-оксо, или кольчато-цепная.

При растворении моносахарид из одной циклической формы может перейти в другую, но только через открытую.

β-D- глюкопираноза D – глю α-D- глюкопираноза
α = + 19° равнов. α = 52.5° α = + 112°

Автоматический цифровой поляриметр

Слайд 31
C
C
H
2
-
O
H
O
H
H
O
O
H
O
H
O
H
α – D- глюкофураноза
β – D- глюкофураноза
D-глю
~ 0,02 %
α- D-

глюкопираноза
~ 36 %

β –D- глюкопираноза
~ 64 %




Таутомерия в растворе глюкозы

В растворе устанавливается динамическое равновесие между 5 различными формами

Слайд 32α-D-маннопираноза
β-D-маннопираноза
открытая форма)
Таутомерия в растворе маннозы

Слайд 33Манноза
Манноза – компонент
многих полисахаридов и смешанных биополимеров растительного, животного и

бактериального происхождения, имеет сладкий вкус.
В природе встречается только D-форма. Существует в виде двух аномеров: α- и β- формы.
В свободном виде обнаружена в плодах многих цитрусовых, анакардиевых и коринокарповых

Слайд 34
Превращения маннозы в организме происходят с помощью активированной формы маннозы –

гаунозиндифосфатманнозы (ГДФМ), которая служит донором остатка маннозы при биосинтезе маннанов и других биополимеров.

Манноза

Слайд 35α-D-галактопираноза
β-D-галактопираноза
(открытая форма)
Галактоза

Слайд 36Галактоза
Встречается в природе в свободном виде, в виде гликозидов, дисахаридов (лактозы),

полисахаридов (агар-агара,). Галактоза входит в состав стероидных алкалоидов, выделенных из растений семейства пасленовых, например саланина содержащегося в картофеле.

Агар-агар

Слайд 37

















β–D–рибофураноза

α-D-рибофураноза

(открытая форма)

Таутомерия в растворе рибозы

Слайд 38
2-дезокси-α-D-рибофураноза
2-дезокси-β-D-рибофураноза
(открытая форма)
Таутомерия в растворе дезоксирибозы

Слайд 39α-D(+)-ксилофураноза
β-D(+)-ксилофураноза
(открытая форма)
Таутомерия в растворе ксилозы

Слайд 40β-D-фруктофураноза
α-D-фруктофураноза
открытая форма
Таутомерия в растворе фруктозы

Слайд 41Эпимеры –диастереомеры,отличающиеся конфигурацией только одного асимметрического атома С.

В организме эпимеризация

происходит ферментативно, in vitro- в щелочной среде.

В слабощелочном растворе D-глюкоза находится в равновесии с кетогексозой, D-фруктозой, и альдогексозой, D-маннозой. Глюкоза и манноза различаются конфигурацией при С-2

Связана с открытой формой УВ .
Причина – в кислотном характере Н при α.С атоме.



Эпимеризация углеводов

ЭПИМЕРИЗАЦИЯ - изменение конфигурации одного из хиральных центров молекулы на противоположную

Dглю

Dман

Dфру

Слайд 42
C
C
H
2
-
O
H
O
H
H
O
O
H
O
H
O
H
H




+ δ
- δ

C
C
H
O
H
O
H
O
H
O
H
O
H
CH2OH





C
C
H
2
-
O
H
H
O
O
H
O
H
H
O
O
H

C
C
H
2
-
O
H
O
H
C
H
2
-
O
H
O
O
H
O
H
D ман
2,5%
D глю

63,5%
енольная форма
(ендиол)




D

фру
31%

Эпимеризация углеводов

Слайд 43Эпимеризация углеводов связана с изменением конфигурации первого и второго атомов С

(аномерного С и соседнего с ним С)

Слайд 44Химические свойства УВ

Общие реакции для всех углеводордов



на ОН- спирт
на п/а ОН
на > C = O
ОВР

Специфические реакции (различают пентозы и гексозы)
брожение
действ. кт. конц.
реакция Селиванова

Слайд 45высокая
реакционная
способность
D -глюкопираноза
О-метил D- глюкопиранозид
гликозильный
остаток
агликоновая
часть
в

названии – озид, вместо – оза
более устойчив β аномер

Химические свойства моносахаридов

Образование гликозидов – реакции ОН- - п/а;

Взаимодействие со спиртом (фенолом) в присутствии HCl (сух.)

Слайд 46

Особенности гликозидов

Легко гидролизуются в кислой среде, устойчивы в щелочной, при гидролизе

образуются исходные продукты – мнсх + спирт,фенол.

Не могут иметь открытой формы, т.к. нет ОН- п/а, а поэтому не превращаются в другой аномер, следствием этого является отсутствие мутаротации.

O- и N- Гликозиды
Связь между агликоном и остатком монозы (гликозидная связь) может осуществляться через атомы кислорода, азота и серы. В зависимости от этого различают O-, N-, S-гликозиды:

Слайд 47

В природе наиболее распространены O- и N-гликозиды. Большое количество О –

гликозидов, принадлежащих к различным классам органических соединений, встречается в растениях:

ванилил-β-D-глюкопиранозид в стручках ванили

кониферин в составе лигнина

О-гликозиды

Слайд 48амигдалин
амигдалин в косточках горького миндаля, абрикосов, слив, вишен, в листьях

лавровишни и пр.

О-гликозиды

Слайд 49Витамины К, Р – это О - гликозиды, некоторые лекарственные препараты

(стрептомицин), антибиотики, сердечные гликозиды, извлекаемые из ландыша наперстянки.

О-гликозиды

Слайд 50N-гликозиды
Тимидин (только в составе ДНК)
цитидин
К N-гликозидам относятся продуты расщепления нуклеиновых кислот

и нуклеопротеидов (нуклеотиды и нуклеозиды), АТФ, НАД, НАДФ.
Нуклеотид – мономерное звено НК (УВ + нуклеиновые основания + H3PO4)
Нуклеозид – соединение нуклеиновых оснований с УВ без H3PO4

нуклеозиды:

Уридин (только в составе РНК)

Слайд 51нуклеозиды:
аденозин
гуанозин
N-гликозиды -

Слайд 52+ 5CH3I + 5KOH
-5KI
-5H2O

O-метил 2,3,4,6-тетраметил
D глюкопиранозид

2.Реакция спиртовых ОН- групп и

полуацетального–ОН образование простых эфиров – алкилирование моносахаридов.

Слайд 53+ H2O, H+
+ CH3OH
2,3,4,6-тетраметилглюкопираноза
(метилированная глюкоза, появляются свойства свободного ОН- п/а)
Гидролиз

алкилированных моносахаридов.

O-метил 2,3,4,6-тетраметил
D глюкопиранозид

Слайд 54D гал
+ 5 (CH3CO)2O
H+
CH3CO Ac
1,2,3,4,6-пентаацетил
D галактопираноза
(сложный эфир)
3.Образование сложных эфиров

– реакции этерификации или ацилирования моносахаридов.

Введение RCO может происходить при помощи RCOCI, (RCO)2О,
RCOOH. Обычно используют ангидриды карбоновых кислот,образуются сложные эфиры

-5CH3COOH

Слайд 55+ H2O, H+
5NaOH
5 CH3COOH
5 CH3COONa

Гидролиз сложных эфиров моносахаридов.
1,2,3,4,6-пентаацетил
D галактопираноза
(сложный эфир)
+
+
D

гал

+ D гал

Слайд 56
Большое значение имеют эфиры H3PO4 – фосфаты. Это - наиболее метаболически

активные формы моносахаридов, содержатся во всех растительных и животных организмах. Фосфаты D глюкозы и D фруктозы).

3.Образование сложных эфиров- фосфатов

Фосфаты содержатся во всех растительных и животных организмах

Слайд 57Фосфаты моносахаридов (эфиры неорганических кислот)
6-фосфат α-D-глюкопиранозы
1-фосфат α-D-глюкопиранозы
1,6-дифосфат
α-D-фруктофуранозы

Слайд 58 + АДФ
+ АДФ
α- D -глю

α- D- глюкозо-6-фосфат
3.Образование сложных эфиров-фосфатов


В живых организмах под действием АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты) с участием ферментов происходит избирательное фосфорилирование по ОН группе С-6 и образуется глюкозо-6-фосфат.

Слайд 59Этот процесс происходит на первойстадии гликолиза, а далее глюкозо-6-фосфат эпимеризуется в

D фру-6-фосфат.

α- D- фру-6-фосфат в свою очередь фосфорилируется АТФ до D фру – 1,6 – дифосфата.


Слайд 601
2
3
4
А этот дифосфат в животных организмах подвергается далее альдольному расщеплению

фосфаты триоз (кетозы и альдозы), которые вовлекаются в дальнейшие превращения.

В РНК входит рибозо-5-фосфат.

Слайд 61Фруктоза-1,6-дифосфат, фруктозо-6-фосфат
промежуточные соединения в темновой фазе фотосинтеза (цикл Кельвина),


участники спиртового брожения и
биосинтеза углеводов.

Кроме того,

Слайд 62+ NH3
D гал
2-D-галактозамин
(производные 2-галактозамина
входят в состав гетерополисахаридов)
- Н2О
4.Образование аминосахаров.
Аминосахара -это

производные углеводов, содержащие аминогруппу вместо гидроксильной у (С-2), обладают основными свойствами и образуют с кислотами хорошо кристаллизующиеся соли

Слайд 63D-глюкозамин
(2-амино-2-дезокси-
-D-глюкопираноза)
N-ацетил--D-глюкозамин

Аминосахара
Важнейшими представителями аминосахаров служат 2-аминоаналоги D-глюкозы и D-галактозы.
D-галактозамин

Слайд 64Ацилирование аминосахаров
Ацилирование происходит, как правило, ацетильным CH3C(O) – или гидроксиацетильным HOCH2C(O)

– радикалами (остатками соответственно уксусной и гликолевой кислот).

Открытая форма

Циклическая форма

3,5-дидезокси-5-аминононулозоновая (нейраминовая) кислота

Слайд 65Аминосахара входят в состав:
хитина, который выполняет опорные и механические функции

в животных организмах (роговые оболочки насекомых и ракообразных)

…

…

β(1→4)

Слайд 66β(1→3)
D-глюкуроновая кислота
N-ацетил-D-галактозамин
Аминосахара входят в состав:
хондрозина, который находится в составе кожи,

хрящей и сухожилий

Слайд 67…
…
β(1→3)
Аминосахара входят в состав: гиалуроновой кислоты,которая имеется в составе стекловидного тела

глаза, пуповины, суставной жидкости.

Слайд 68D-ксилоза
+ Н2
Pd
D - ксилит
Окислительно-восстановительные реакции.

Обусловлены > C = O , > C = O ,поэтому характерны для открытых форм.

восстановление в спирты – альдиты (полиолы)
Ксилоза ксилит Глю, фру сорбит, глюцит
Галактоза дульцит Манноза маннит

Н

Слайд 69Окисление моносахаридов
Реакции окисления используют в структурных исследованиях и биохимических анализах для

обнаружения моносахаридов, в частности глюкозы, в биологических жидкостях (моча , кровь).
В зависимости от условий окисления образуются различные продукты.


Слайд 70A
g
(
N
H
3
)
2

O
H

кетозы могут эпимеризоваться в альдозы и дать положительную реакцию
Реактив Толленса
C
O
K
O
C
H
O
C
H
Cu
C
O
N
a
O
O
реакции

окисления
качественная реакция на > C = O, в щелочной среде используется для обнаружения глюкозы в биологической жидкости.



Н

Реактив Фелинга

реакция
« серебряного зеркала»):

реакция « медного зеркала»

Слайд 71Окисление в щелочной среде (качественная реакция на альдозу)
реактивом Толленса (реакция

« серебряного зеркала»):



Ag(NH3)2 OH

Продукты окисления

D-Глюкоза

(глюконовая кислота)

Слайд 72Кирпично-красный
осадок
Продукты реакции
Окисление в щелочной среде (качественная реакция на альдозу)
Реактивом

Фелинга (реакция « медного зеркала»):

(глюконовая кислота)

D-Глюкоза

Слайд 73б) окисление в кислых средах
Окисление может быть в зависимости от силы

реагента (окислителя) – различным; окисляются > C =O и -СН2ОН – группы.

альдоновые
(гликоновые)
для глю
глюконовая
кислота

мягкое
окисление

Br2 (pH=5)



жесткое
окисление

HNO3

альдаровые
(гликаровые)
глюкаровая
для гал-кач.р.

ок-е с защитой
>C=O
в форме гликозида

Н

сущ. в

цикл. форме

альдуроновые
гликуроновые
(глюкуроновая)

D- глюкуроновая
к-та




Н

Слайд 74В форме глюкуронидов из организма с мочой выводятся многие яды (фенол,

анилин).








Из D глюкуроновой кислоты в организме образуется при декарбоксилировании – ксилоза.










- СО2

D кси

Слайд 75+ HCN
OH
HO
D-фруктоза
OH
OH
OH
HO
6.Реакции AN - присоединение к >C = O,


присоединение HCN – образуются 2 изомера гидроксинитрилов.

Они легко гидролизуются в гликоновые кислоты, благодаря такому взаимодействию моносахариды могут нейтрализовывать действие цианидов.

Слайд 767.Качественные реакции
на Н > C =

O (альдегидную группу)

образование озазонов при действии С6H5NH – NH2 на > C = O

Озазоны — окрашенные в желтый или оранжевый цвет кристаллы, хорошо кристаллизуются и имеют четкие температуры плавления

Слайд 77 на ОН- спиртовой:
действие Cu(OH)2 при комнатной температуре

образуется ярко-синее окрашивание раствора.

Слайд 78C
C
H
2
-
O
H
O
H
C
H
2
-
OН
O
O
H
O
H
фру
HCl, t

- 3 H2O
+ резорцин
гидроксиметил-
фурфурол

HOH2C

реакция Селиванова на фруктозу
( глюкоза эту реакцию

не даёт)
.

. Проба также применима для обнаружения других кетоз. Альдозы в этих же условиях взаимодействуют медленнее и дают бледно-розовую окраску или вообще не взаимодействуют. Открыта Ф.Ф.Селивановым в 1887 году.

вишнево-красное окрашивание

Слайд 79Дисахариды

Слайд 80Сложные углеводы
(подвергающиеся гидролизу).
(полисахариды)
олигосахариды
(от 2 до 10 моносахаридов)


-лактоза
-сахароза
-мальтоза
Гомополисахариды
(из мономеров
одного типа)



крахмал,

гликоген, целлюлоза

Гетерополисахариды
(из мономеров
разного типа)

хондроитинсульфат, гиалуроновая кислота, гепарин

Слайд 81Дисахариды.
Это олигосахариды, состоящие их двух моносахаридов.
Моносахаридные остатки могут быть одинаковыми и

разными. С химической точки зрения – это полные ацетали, образованные за счет ОН – полуацетального, т.н. гликозиды. Молекулы гликозида можно формально представить состоящей из 2х частей: углеводной и агликоновой .


Углеводный остаток

агликон

В дисахариде в качестве агликона можно рассматривать сам моносахарид.



Слайд 82Дисахариды могут быть образованы двумя типами связей:
1).
2).
ОН

(п\а)

+

ОН (п\а)

невосстанавливающий дисахарид (сахароза)

1 углевод

2 углевод

ОН (п\а)

+

ОН (спирт)

восстанавливающий дисахарид
(мальтоза,целлобиоза,лактоза

1 углевод

2 углевод



Слайд 83in vitro (H+)
in vivo .
E инвертаза
Невосстанавливающие дисахариды
Сахароза (тростниковый

сахар, сахарная свекла и т.д.). Структурные единицы сахарозы выявляются при гидролизе .

Сахароза

β фру

β фру

α глю

α глю

+

+

Слайд 84α - D- глюкопираноза
β - D- фруктофураноза
α - D – глюкопиранозил

(озидо-)
(1 2) β- D фруктофуранозид (сахароза)

С 2ОН

В состав сахарозы входят α - D - глюкопираноза и β - D - фруктофураноза, которые связаны своими полуацетальными ОН.

Слайд 85В названии невосстанавливающих дисахаридов отражено отсутствие полуацетальных ОН, суффикс оза заменен

на озил (или озидо) для I углевода и озид для II. Сахароза – это озидо – озид.

Правомерны оба названия:

α- D - глюкопиранозил - (1 2) - β- D – фруктофуранозид.

β- D - фруктофуранозил - (2 1) - α- D - глюкопиранозид.

Слайд 86



Свойства сахарозы.
В невосстанавливающем дисахариде нет свободного

ОН – полуацетального,поэтому свойства, связанные с ним,

1). Мутаротация

2). Восстанавливающие способности. Не реагирует с реактивом Толленса (Ag (NH3)2OH) с реактивом Фелинга, так как нет открытой формы, содержащей альдегидной группы

3). Отсутствуют реакции AN, например с HCN, с фенилгидразином C6Н5-NH-NH2.

отсутствуют:

Слайд 87Присутствуют свойства:
1. Гидролиз сахарозы – (инверсия) протекает в кислой среде и

отсутствует в щелочной.

α - Д- глюкопираноза

β - D- фруктофураноза

α - D– глюкопиранозил (озидо-)
(1 2) β- D- фруктофуранозид (сахароза)

С 2ОН

Слайд 88При гидролизе сахарозы в кислой среде образуются исходные моносахариды.

Гидролиз сахарозы идет

очень легко, даже в присутствии слабых кислот. Ход гидролиза можно проследить с помощью поляриметра, измеряя α 20 (удельное вращение).

Раствор сахарозы правовращающий (+), а при гидролизе образуется α-D- глю (+) и β-D- фру (-) – левовращающая. В результате будет преобладать левое вращение.

Автоматический поляриметр

Слайд 89Поэтому процесс гидролиза иногда называется инверсией, а смесь образующихся α глю

и β фру –инвертным сахаром.

Слайд 90
+
Метилированная сахароза
2. Образование простых эфиров.

+

Слайд 91образуются метилированные исходные моносахариды
б). При щелочном – соединение сохраняется
При гидролизе простых

эфиров происходят следующие процессы:

+


а). При кислотном гидролизе Н2О, Н+


гликозидной связи.

расщепление

Слайд 923. Образование сложных эфиров.
+
+
+
октaацетилсахароза

Слайд 93Гидролиз сложных эфиров.
а). Кислотный гидролиз Н2О,Н+
8 СН3СООН
+
+
+
α - D - глю
β

- D - фру

Расщепление гликозидной связи α (1

2) в кислой среде

+

Слайд 94б). Щелочной гидролиз (ОН-)
Гликозидная связь
(1 2) не

расщепляется в щелочной среде.

8NaОН

+

+

8СН3СООNa

октaацетилсахароза

+8H2O

Слайд 95[O]
4. Жесткое окисление
сахароза
трикарбоновая кислота – 3 СООН

Слайд 96









Восстанавливающие дисахариды.
ОН(п/а)
+
ОН (спиртовой)
1 УВ
2 УВ
-озил
-оза
1). Лактоза.
2). Мальтоза.
3). Целлобиоза.
Лактоза - молочный

сахар. Образована β - D- галактопиранозой и β - (α) - D - глюкопиранозой.

образованы

Слайд 97β - D –галaктопиранозил (1 4) - β -D–

глюкопираноза.


- п\а

β- лактоза


β (1 4)


Слайд 98β - лактоза содержится в материнском молоке,
является основным углеводом пищи для

грудных детей;
α - лактоза (α - глю) – в коровьем.

Слайд 99 Лактоза содержит полуацетальный гидроксил, а значит, имеет открытую форму.
β (1

4) гликозидная связь

В восстанавливающих дисахаридах гликозидная связь чаще всего осуществляется со спиртовым ОН при С-4 или при С-6 (реже C- 3).


Слайд 100Мальтоза – (солодовой сахар). Основной продукт расщепления крахмала. Мальтоза

α глю + α (β) глю.

α- D-глюкопиранозил (1 4) - α -D- глюкопираноза.

п\а

α (1 4) глюкозидная связь


Слайд 101Мальтоза – структурная единица, биозный фрагмент крахмала и гликогена
α-гликозидная связь расположена

aксиaльно и отвечает за клубкообразное строение фрагмента крахмала – амилозы.

Слайд 102Целлобиоза β (1 4) гликозидная связь
2 β- глю
-

гликозидаза

целлобиоза

Неполный гидролиз

β (1 4) гликозидная связь

-D - глюкопиранозил (1 4) β - D- глюкопираноза.

целлюлоза

t, ферменты

Слайд 1031). Мутаротация: есть свободный ОН – полуацетальный, значит есть


α

открытая форма β

Свойства восстанaвливающих дисахаридов.

окси - оксотаутомерия:

α - мальтоза

открытая форма

β - мальтоза

Слайд 1042) Окисление >C = O ,
образование бионовых кислот при мягком

окислении.

α (1 4)


мальтобионовая кислота

мальтоза

Н

Слайд 105[O]
Жесткое окисление
Свободная группа
с защитой полуцетального гидроксила

Слайд 1063). Восстановление
Качественная реакция восстанавливающих дисахаридов – «реакция серебряного и медного зеркала».
продукты

окисления

+

2

2Ag

Слайд 1074). Присоединение: (AN)
HCN
гидроксинитрил мальтозы
α (1 4)
C6H5NH – NH2

– образование озазонов.


+

Слайд 1085). Образование гликозидов.
а ) O- гликозиды
(α,β) – О - мальтозид
б

) N -гликозиды

(α,β) N – мальтозид

-H2O

Слайд 1096). Образование простых эфиров
метиловый эфир α(β) О - метилмальтозида
гидролиз
ничего не

происходит

+


+

Слайд 1107). Образование сложных эфиров.
сложный эфир мальтозы и уксусной кислоты
гидролиз
+
+
8H2O
+

Слайд 111Выделенное и очищенное соединение идентифицируют путем сравнения его физических констант с

аналогичными константами известных веществ. К таким константам относятся:
1.Температуры плавления и кипения

2.Плотность

3.Показатель преломления

4.Удельное вращение

5.Хроматографические и

6.Спектральные характеристики

Анализ органических соединений

Физико-химические и химические методы исследования и идентификации углеводов

Слайд 112Физико-химические и химические методы исследования и идентификации углеводов
Качественный функциональный анализ
Для установления

строения органических соединений используют некоторые химические методы .

1.Для доказательства существования альдегидной группы используют её отличительную способность восстанавливать амммиачный раствор серебра (реактив Толленса) и щелочной раствор тартратного комплекса меди (II) (реактив Фелинга) :

2.Присутствие диольного рагмента определяют свежеосажденным гидроксидом меди (II) при комнатной температуре.

3.Присутствие енольного фрагмента подтверждается цветной реакцией с раствором хлорида железа (III).

Слайд 113Распределительная хроматография была впервые применена для разделения углеводов в 1949 г.

С тех пор этот метод широко используется в препаративной химии углеводов. Область применения этого метода в химии углеводов обширна.

Тонкослойная хроматография (ТСХ) в том виде, в каком она известна сейчас впервые была описана Шталем 1958 г., а в 1961 г. появилось первое сообщение о применении ТСХ для разделения углеводов.
Начиная с этого времени ТСХ широко используется для идентификации углеводов, в том числе незамещенных моно- и олигосахаридов и различных производных сахаров и сложных эфиров, циклических ацеталей и других производных.

Хроматографические методы исследования

Слайд 114Компоненты: 1. Сахароза 2.Глюкоза 3.Галактоза 4. Фруктоза
Метод высокоэффективной жидкостной хроматографии

Слайд 115Тонкослойная хроматография (ТСХ)

Слайд 118Хроматографические методы исследования
Тонкослойная хроматография находит все большее применение для количественного определения

углеводов. Этот метод чрезвычайно полезен при изучении кинетики реакций, исследовании их механизма и определении выхода продуктов, однако он применим лишь для анализа смесей, компоненты которых можно полностью разделить.
Способы количественного определения делят на две большие группы:
а) прямое определение (установление количества вещества непосредственно на пластинке);
б) косвенное определение (элюирование пятен вещества с последующим анализом элюата физическими методами).

Слайд 119 Спасибо
за внимание!

Похожие презентации

Алкены – непредельные углеводороды. Получение, химические свойства и применение 413
Гидроксид магния. Mg(OH)2 561
Цветные металлы и сплавы 403
Свойства минералов 772
Теория химического строения органических соединений А.М. Бутлерова (ТХС) 648
Химические реакторы 481

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.

Для правообладателей

Яндекс.Метрика