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.