БІОНЕОРГАНІЧНА ТА БІООРГАНІЧНА ХІМІЯ - М.В. Яцков - 2014
II. ПРЕДМЕТ, ЗАВДАННЯ, МЕТОДИ ТА ОСНОВНІ НАПРЯМКИ ДОСЛІДЖЕНЬ БІООРГАНІЧНОЇ ХІМІЇ
2.1. Вуглеводи
2.1.1. Моносахариди, їх класифікація та будова
Моносахариди або монози (грец. monos - один) - найпростіші вуглеводи, молекули яких не здатні розщеплюватися при гідролізі на прості речовини.
Залежно від кількості атомів Карбону розрізняють тетрози (С4Н8O4), пентози (С5H10О5), гексози (С6Н12O6) гептози (С7Н14O7), октози (C8H16O8), нонози (С9Н18O9) і декози (С10Н20O10). Найцінніші пентози і гексози.
В природі з усіх моносахаридів найпоширеніші гексози С6Н12O6 і пентози С5Н10О5. За характером оксогрупи (альдегідна або кетонна) їх поділяють на альдози(поліоксиальдегіди) і кетози (поліоксикетони):
Із гексоз найпоширеніші в природі глюкоза (виноградний цукор) і фруктоза (фруктовий цукор). Перша з них - типова альдоза, друга - типова кетоза. Для зображення структурних формул ізомерів моносахаридів користуються формулами Фішера (1890 р.), які відображають різне розміщення атомів Гідрогену і гідроксильних груп у просторі відносно карбонового ланцюга:
Природні джерела і способи одержання
Моносахариди в природі досить широко поширені у вільному стані, а також у вигляді своїх ангідридів - оліго- і полісахаридів. Найпоширенішими є глюкоза, фруктоза, дещо менше - інші моносахариди - галактоза, ксилоза, арабіноза тощо.
Найчастіше моносахариди з природної сировини одержують гідролізом складних вуглеводів, особливо олігосахаридів і полісахаридів, зрідка - дубильних речовин типу таніну, глікозидів, глюкопротеїдів і нуклеопротеїдів. Найпоширенішим способом одержання моносахаридів є промисловий гідроліз складних вуглеводів (ферментативний або кислотний):
Фізичні та хімічні властивості моноз
Моносахариди - тверді кристалічні речовини, солодкі на смак (фруктоза в 2,5 рази солодша глюкози), добре розчиняються у воді, мають відносно високу температуру плавлення. Розчини моносахаридів (крім рацематів) оптично активні.
Моносахариди вступають в ряд хімічних реакцій, що зумовлені наявністю в їх молекулах карбонільної і гідроксильної груп.
Дослідженнями хімічних і фізичних властивостей моносахаридів було встановлено існування напівацетальних (циклічних) форм внаслідок таутомерії у водних розчинах:
Реакція Громмера
Цю реакцію для глюкози у загальному вигляді можна записати рівнянням:
Реакція Селіванова на кетози
При нагріванні фруктози або інших кетоз з хлоридною кислотою утворюється гідроксифурфурол. Рівняння реакції для фруктози має вигляд:
Оксиметилфурфурол з резорцином утворює сполуку (продукт конденсації) забарвлену у вишнево - червоний колір.
Окремі представники
D-(+)-Глюкоза (виноградний цукор) - біла кристалічна речовина, добре розчиняється у воді, для α- і β-аномерів температура плавлення становить 146 і 1500С, міститься в тканинах рослин і тварин. У крові тварин є 2,22-13,87 ммоль/г глюкози. Глюкоза - структурний компонент багатьох оліго- і полісахаридів.
D-(-)-Фруктоза (плодовий або фруктовий цукор) - білий кристалічний порошок, добре розчиняється у воді, в природі поширена D-(-)-фруктоза, для α-аномеру температура плавлення 102-104°С. У вільному стані міститься у фруктах (грушах, кавунах, динях), меді (40% загальної маси), є структурним компонентом рафінози і сахарози, багатьох полісахаридів, перш за все інсуліну. Фосфати фруктози - продукти проміжного обміну вуглеводів.
D-Фруктоза - цінна поживна речовина, особливо для хворих діабетом.