Файл: Журавлева Л.Е. Углеводы учеб. пособие для студентов-заочников фак. естествознания пед. ин-тов.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.07.2024

Просмотров: 105

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

— 25 —

ними и перспективными формулами и учитывая,что ^ - я fs

таутомеры находятся в пнранозной форм е,_______________________

В равновесной

система содержание

«L - 2D - глюкозы

составляет около 36

$, J> -'Jj- глюкозы

-- около 6436. Кон­

центрация альдегидной формы в нейтральном растворе настолько

мала (около 0,024$), что она не обнаруживается пи ультрафио­

летовой, нн инфракрасной спектроскопией. Интересно, что дал некоторых других моносахаридов отмечено большое содержание

карбонильной формы,

например,

для

3D

-рибозы -8,5$.

При выпаривании

водного

раствора,

содержащего равно­

весную смесь таутомеров, постепенно выделяются кристаллъ ме­

нее

растворимой «L -0 - гяикозы. По мере их выделения равнове­

сие

нарушается, вследствие чего

ß -форма переходит

в

<*--форму. В конечном итоге,ори

полном нопарѳнвв,вся

«

глюкоза выделяется в вида краегалдической

=б -

-. глеи

коны. Если *е перекристаллизацию зеств з ледяной уксусной

кислоте иди в парадине, то будут выпадать крвотадлн

j& ~ 2)«

глюкозы, ибо она труднее растворяется в атак р&отэоритѳлях,

чем

об

-форма. Однако,

не все моносахарида ѳэіут бнтьь да«

делены е

виде

частых <б -

и ft -форм.

 

 

 

К о н ф о р м а ц и я

 

Атомы,

составдявдве ш лекуду, располояены'й'ирсвтркйач—

ве определенным образом без нарушения наяравленностй ковадѳй?- ных связей. Молекула я целом принимает опрэдеяещутв геометри­ ческую форму (конформацию). Наиболее етаолльш з конформаций - имеют манизм свободной энергии„ 3 реакцию ке з&ыоѵуде. комая



- 30 -

вступать в различных конформациях, отвечающих не только ми­

нимуму' свободной энергии. Однако реакционная способность мо­

лекулы зависит от ее конформации, поэтому знание последней весьма существенно. В ряде случаев оно позволяет оценить условия реакции.

Учение о конформгщии углеводов получило свое логичес­

кое развитие в ЬО-х годах текущего столетия. Стало очевид­

ным, что и перспективные формулы не отображают истинного стро­

ения молекул моносахаридов. Действительно, перспективные фор­

мулы предполагают плоскую структуру цикла, при которой должно

быть значительно изменено направление валентных связей. Но в таком случае валентные углы должны быть сильно отклонены от

нормальных ( ) и цикл должен быть напряженным,

непрочным; между тем, шестичленный пиранозный цикл является устойчивым. Природные моносахариды существуют в устойчивой пнранозной форме. Это возможно лишь при условии, что атомы углерода и один атом кислорода расположены в разных плоскостях и связаны между собой без отклонения направления валентный связей (как и в случае циклогексана). Плоская структура верна лишь для моносахаридов с пятичленным циклом (для фураноз} Шестичленное пиранозное кольцо может существовать в виде нес­ кольких конформаций, из которых наиболее стабильной является "кресло". В этой форме различают два типа связей между атома­ ми углерода и водорода: аксиальные (полюсные) и экваториаль­ ные. Аксиальные связи обозначают буквой "а", они направлены попеременно от плоскости кольца: три сверху и три снизу. Эк­ ваториальные обозначают буквой "э", они направлены радиально

- 31

от плоскости кольца, т . е . ориентироваіш параллельно плоскос­ ти, проходящей между атомами углерода цикла

о

Наиболее устойчивой

является

конформация с

наименьшим

числом аксиальных

заместителей.

 

 

Рентгѳноструктурныы анализом

установлено,

что гликопи-'

ранозное кольцо

оL

~ A J ~ глюкозы в кристаллическом сос­

тоянии и в растворе имеет конфигурацию, в которой гликозид­ ный гидроксил аксиальный

И

~'Tj - глюкоза

Вэтой (формуле четыре заместителя явдншоя экваториальными и один . г ігкозидный гидроксил) - аксиальным.


- 32 -

D конфсрмапконвой формуле J> - *Â) - глюкозы гли­

козидный гидроксил-экваториалькый:

И

— 'Ij - глюкоза

Различное расположение

заместителей:

аксиальное, т .ѳ .

в плоскости перпендикулярной

к кольцу, или

экваториальное,

т .е . в плоскости кольца, определяет реакционную способность молекулы.

С.Д 9 9 9 $ И__ п о л у ч е н и я

В промышленности моносахариды подучают гидролизом оли­

го сахаридов и полисахаридов в присутствии минеральных кислот. Так, например, получают глюкозу из крахмала и целлюлозы.

Первый синтез сахаристого вещества был осуществлен А.Ы.

Бутлеровым в 1861 году. Нагревая муравьиный альдегид (форма­ лин) с гидроокисью кальция, он получил густой желтый сироп, сладпйна вкус. В этом сиропе А.М.Бутлеров обнаружил присутст­ вие сахаристого вещества, названного им метиленитаном. Впос­

ледствии Э.Фишер ид такого сиропа выделил гексозу С6

,

названную им акрозой, которая при ближайшем исследовании

ока­

залась рацемической

фруктозой. Отот синтез имел большое значе­

ние для утверждения

теории химического строения. А.М.Бут-

- 33 -
леров экспериментально доказал, что синтез веществ, встреча­ ющихся в природе в живых организмах, принципиально возможен и может быть осуществлен в лаборатории при обычных физико­ химических условиях, без посредства "жизненной силы", как утверждала идеалистическая концепция виталистов.
Важнейшими способами синтетического получения моноса­ харидов являются следующие:
I . Осторожное окисление многоатомных спиртов. При этом одна из первичных спиртовых групп окисляется в карбонильную. Окислением гѳкситов получаются гексозы, а пѳнтитов - пентоэы
С Н ^ О Н О

I

 

 

\

И - С -О Н

Н - с - О н

+ с о ] -

Н О -

С -

Н

 

1

■+ Н л о

Н - с - о н

н - с - он

I

н -

I

 

Н - с-он

с - он

I

 

I

 

с н аон

 

с н г о н

Т ) - сорбит

*Ъ - глюкоза

 

Упражнение 8 . Напишите схему реакции окасгзакия дульцита в назовите продукт реакции.________________ ________________

2 , Оксинитрильный синтез. При действии синильной гаслоты на глицериновый альдегид или моносахариды получают моно­ сахарида с большим числом атомов углерода, чем у походных веществ:


 

 

 

 

 

34 -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

 

С СО и

'С ---

 

е * с

' и

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

I

 

 

 

M -C * -O H aHie* - c ; - C H

н-С '-с и

гн

Н - С

- ОН

 

 

 

 

 

 

 

I

о

— -

I

 

 

 

и

- с * - ѳ

^

н ~ с '- [c g - Иів н - с ч о й ]

 

Н - С -LOHJ

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

с и .

 

 

4

ч с ' ' 0

СЦгОн

 

С і-і,(■ н

 

с н ас к

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

___ Ш

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

- С -

и \

 

 

 

 

 

 

.

 

 

1

 

С і К'

 

С О С н

Ѵ-"

чс

 

 

CHjOH

I *

 

I

 

I

 

 

 

 

 

 

 

Q н о - с - и _ ^ н о - с - и

U H 0 -C - н

 

 

„ .н о - с - и

'D - глицериновый

I

 

I

- W

I

____ 1

и - С - |о

и - c‘-|£Hj

* н - С.Т о н ]

Н - с -jо ИI

 

альдегид

I

 

с и гон

с і ѵ

 

 

 

 

 

 

о н^он

 

СЛ

0 Н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подробно об этом синтезе

сказано

на

стр. 1 4 .

 

 

Упражнение 9. Наэоьите эпимерныѳ моносахарида, которые образуется при удлинении цепи из О -арабинозы и -рибо­ зы. Надпилите равенства реакций получения этих эпимеров.

ft 1 ? ж ч в .в fi-Д-й—

Моносахарида - бесцветные кристаллические вещества.

Хорошо раотворимн в воде, благодаря наличию большого числа гидроксильных групп. Трудно растворимы в спирте и нерастворимы в эфире, хлороформе и углеводородах. Моносахарида оптичес­

ки активны. Их растворы

обнаруживают мутаротацию. При нагрева­

ния разлагаются.

__

 

X к м іГ ч е о к я в " о в о й о т в а

 

В растворах моносахариды существуют

в двух таутомер­

ных формах: циклической

(полуацетальной) и ациклической (окси-

. карбонильной). Поэтому и

в реакцию вступает

то одна, то другая

\