Для чего нумеруют атомы углерода в молекулах сахаров

В природе моносахариды обычно существуют в виде циклических форм:

Водород гидроксильной группы (у 5 атома углерода), имеющий частично положительный заряд, переходит к кислороду альдегидной группы с частично отрицательным зарядом. В результате этого у первого углеродного атома и у атома кислорода при 5 атоме углерода освобождается по одной валентности, за счёт которых эти атомы связываются между собой кислородным мостиком.

фуранозная форма пиранозная форма

мации “твист”или конверт)

Циклічна форма. D-глюкофураноза D-глюкопіраноза. Циклічна форма.

ü Термодинамически наиболее устойчива пиранозная (шестичленная) форма.

К важнейшим моносахаридам относятся глюкоза и фруктоза.

Особенно много глюкозы в винограде, сладких яблоках, ягодах и др.

Глюкоза характеризуется правым вращением плоскополяризованного света (a_D 20 = + 52,3°), в связи с чем в зарубежной литературе она часто встречается под названием декстроза.

Глюкоза очень хорошо растворяется в воде, легко дает пересыщенные растворы (сиропы). В спирте глюкоза растворяется значительно хуже.

Из спирта и воды при слабом нагревании кристаллизуется в виде безводных кристаллов, а из воды при температуре 20°С – в виде кристаллогидрата с одной молекулой воды.

Кристаллы глюкозы имеют белый цвет и приятный сладкий вкус. Она менее сладкая, чем сахароза, и не маскирует аромат и вкус других веществ в пищевых компонентах.

В чистом виде глюкоза усваивается организмом лучше всех других углеводов, поэтому ее широко используют в медицинской практике.

Рассмотрим некоторые химические свойства моносахаридов, имеющие важное значение для пищевой промышленности.

2. Дегидратация под действием кислот.

Альдозы более устойчивы к действию кислот, чем щелочей. Однако в зависимости от условий и природы моносахарида он может в кислой среде подвергаться гидролизу.

Так, при упаривании растворов D-глюкозы (и других альдоз) в присутствии разбавленных минеральных кислот возможны реакции:

межмолекулярной конденсации (т.н. “реверсия”), которая приводит к образованию ди-, три-, тетра- и других олигосахаридов или

В более жестких условиях в присутствии кислот происходит глубокая дегидратация, которая ведет к образованию оксиметил фурфурола, а затем (при кипячении) к дальнейшему разложению на левулиновую и муравьиную кислоты.

3. Взаимодействие со щелочами.

ü При разработке и осуществлении технологических схем с участием углеводов необходимо учитывать повышенную чувствительность моноз к действию щелочей.

1. изомерия альдоз и кетоз с открытой цепью и с одинаковым числом атомов углерода в молекуле. Н-р: глюкоза, манноза, галактоза, фруктоза имеют одинаковую молекулярную формулу С₆Н₁₂О₆, т.е.являются изомерами

2. оптическая изомерия (стереоизомерия) открытых форм моносахаридов обусловлена наличием асимметрических атомов углерода в молекуле. Природная глюкоза является D-изомером, вращает плоскость поляризации вправо, поэтому обозначается D(+)-глюкоза. Природная фруктоза – левовращающий изомер, поэтому обозначается D(-)-фруктоза

3.Моносахариды D- или L- ряда (по конфигурации последнего хирального атома углерода)

4. Стереоизомеры циклических форм в зависимости от расположения водорода и полуацетального гидроксила у первого атома углерода относительно плоскости кольца делят на α- и β- формы. В перспективных формулах (по Хеуорсу) полуацетальный гидроксид в α- форме направлен вниз от плоскости кольца, а в β- форме – вверх.

5. Циклоцепная таутометрия – обуславливается переходом открытых форм моносахаридов в циклические и наоборот. Открытая и циклическая формы моносахаридов представляют собой таутомерные формы и являются таутомерными изомерами. Таутомеры – это такие изомеры, которые способны самопроизвольно переходить друг в друга, образуя равновесную систему. Таутомерные превращения возможны, если вещество, способное ктаутометрии, находится в жидком состоянии.

Источник

Моносахариды

Строение и классификация углеводов

Углеводы — это обширная группа веществ, широко рас­пространенная в природе. Построены они из трех химических элементов — углерода, водорода и кислорода.

По химической природе углеводы являются альдегидами или кетонами многоатомных спиртов (с длиной углеродной цепи от двух до семи атомов) или же продуктами их конденса­ции. В последнем случае связь между углеродными цепями осуществляется через атом кисло­рода в результате взаимодей­ствия их функциональных групп — спир­тового гидроксила и гликозидного гидроксила, образующегося за счет альдегидной или кетонной группы.

Классифицируются углеводы по способности их к гидро­лизу (ката­литическому расщеплению с присоединением воды). Простые углево­ды, которые гидролитически не расщепляются, называются моно­сахаридами. Сложные углеводы под дейст­вием гидролитических ферментов на их водные растворы или при кипячении этих рас­творов с небольшим количеством мине­ральных кислот (служащих катализаторами) расщепляются на моносахариды. Это расщепление происходит по месту эфирных связей. Например:

Сложные углеводы, образующие при гидролизе две мо­лекулы моно­сахаридов, называются дисахаридами. Углеводы, расщепляю­щиеся на три молекулы моносахаридов, называ­ются трисахаридами, а расщепляющиеся на большое число молекул моноса­харидов, — полисахаридами.

Моносахариды, дисахариды и трисахариды образуют в воде ис­тинные молекулярные растворы и легко кристаллизу­ются. Полисаха­риды состоят из макромолекул (молекуляр­ный вес может достигать миллионов) и поэтому образуют в воде коллоидные растворы.

Моносахариды

Моносахариды отличаются различным характером строения и пространственным расположением функциональ­ных групп, а также различным числом углеродных атомов в молекуле.

В молекулах моносахаридов содержатся две функцио­нальные группы

По характеру функциональных групп моносахариды подразделя­ются на альдозы (альдегидоспирты) и кетозы (ке­тоноспирты). Первые наряду со спиртовыми группами со­держат альдегидную груп­пировку:

вторые — кетонную (обычно при втором атоме углерода):

По числу атомов углерода в цепи различают биозы (С₂), триозы (С₃), тетрозы (С₄), пентозы (С₅), гексозы (C₆) и гептозы (С₇). Моносахариды с большим числом угле­родных атомов в природе не найдены.

Биозы представлены в природе гликолевым аль­дегидом который является простейшим углеводом.

Триозы могут иметь не только альдегидную, но и кетон­ную группировку:

Среди пентоз наибольшее биологическое значение имеют рибоза и дезоксирибоза, содержащие альдегидную группу, ирибулоза, являющаяся кето-пентозой:

Они служат составными частями многих биологически активных ве­ществ, в частности нуклеиновых кислот и нуклеотидов, которые участ­вуют в важнейших жизненных процессах клеток.

Из гексоз главнейшая роль в обмене веществ принадлежит глюкозе и фруктозе.

Глюкоза, иначе называемая виноградным сахаром, в наиболь­ шем количестве содержится в виноградном соке (до 15%). В меньших количествах она содержится в других плодах, семенах, листьях, корнях и цветах. Глюкоза — наиболее распространенный в природе моносахарид. Она является постоянной составной частью крови и тканей человека и животных. Содержание глюкозы в крови может колебаться от 0, 08 до 0,12%, в мышцах ее около 0,01% от веса сырой ткани, в сердце — 0,03%, в мозгу—0,06%.

При нарушении углеводного обмена или после большого приема глюкозы с пищей она появляется в моче. Глюкоза входит в состав сложных углеводов и образуется из них при переваривании.

Фруктоза обычно сопутствует глюкозе и имеется в плодах, нектаре цветов. Она обусловливает большую сладость меда, где ее со­держится до 60%. Фруктоза входит в состав сахарозы и других слож­ных сахаров. В организме большая часть ее изомеризуется в глюкозу.

Химические свойства моносахаридов подтверждают наличие в их молекулах альдегиднои группы, но ряд реакций, характерных для альдегидов, не проходят (реакция с гидросульфитом натрия — NaHSO₃, аммиаком — NH₃ и др.). Это объясняется тем, что в водном растворе образуется не только альдегидная цепная форма, но и циклическая, не содержащая карбониль­ной (альдегидной) группы.

Образование циклической формы происходит аналогично взаимо­действию альдегидов со спиртами:

Так как в молекуле глюкозы имеются и спиртовые и альдегидная группы, то подобное взаимодействие может идти и внутри одной моле­кулы. Если построить пространственную модель глюкозы, то легко заметить, что углеродная цепь имеет вид не прямой, а ломаной линии: 6-й, 5-й и 4-й углеродные атомы близко подходят к первому. Это дела­ет возможным и даже необходимым замыкание кольца с образованием кислородного мостика. Таким образом возникает внутренний полу­ацеталь, уже не содержащий карбонила, так как по месту разрыва двойной связи перемещается водород от гидроксила, соединенного с 5-м (или 4-м) углеродным атомом.

В результате при 1-м углеродном атоме образуется гидроксильная группа, которая получила название глюкозидный гидроксил. Возникает циклическая замкнутая форма, связанная с альдегидной группой таутомерным равновесием:

Все приведенные выше формулы называют проекционными формулами Фишера. Однако для циклических стуктур также используют другой способ представления, предложенный английским ученым Хеуорсом.

Для фруктозы это выглядит следующим образом:

При таком изображении моносахарида условно считают, что углеродный остов молекулы вместе с замыкающим кольцо кислородом лежит в одной плоскости, а водородные атомы и гидроксильные группы — выше или ниже плоскости кольца. Жирными линиями обозначают те связи между углеродными атомами цикла, которые направлены к наблюдателю, а тонкими — те, что находятся за пло­скостью бумаги.

Атомы углерода в этих формулах не обозначают. Заместители (водородные атомы и гидроксильные группы), находящиеся справа от остова молекулы при ее ли­нейном изображении, помещают ниже плоскости кольца, а заместители, нахо­дящиеся слева, — выше плоскости (за исключением углеродного атома, содер­жащего глюкозидный гидроксил).

Свойства простых сахаров

Моносахариды – твердые кристаллические вещества белого цвета, сладкие на вкус, хорошо растворимые в воде.

Химические свойства соответствуют реакциям, характерным для функциональных групп, входящих в их состав.

Благодаря наличию карбонильных групп, происходят реакции окисления и восстановления.При окислении глюкозы образуется глюконовая кислота:

При восстановлении – спирт сорбит:

Реакции, характерные для гидроксогрупп:

1. Образование простых эфиров (алкилирование)

2.Образование сложных эфиров (ацилирование)

3.При действии гидроксида меди происходит образование медных сахаратов, интенсивно окрашенных в фиолетовый цвет

4. Образование эфиров орто-фосфорной кислоты

Эта реакция играет большую роль в процессах метаболизма углеводов в организме.

Источник

Моносахариды: химические и физические свойства

Углеводы

Строение углеводов и углеводсодержащих биополимеров

Важнейшие представители и их биологическое значение

Углеводы широко распространены в природе и выполняют в живых организмах различные важные функции:

— являются источниками углерода, который необходим для синтеза белков, нуклеиновых кислот, липидов и других соединений;

— выполняют энергетическую функцию, обеспечивая до 70% потребности организма в энергии;

— выполняют резервную функцию – крахмал и гликоген представляют собой форму хранения глюкозы;

— структурную функцию – целлюлоза принимает участие в формировании клеточной стенки растений.

Углеводы делятся на:

— моносахариды или простые сахара;

— олигосахариды, содержащие в молекуле от 2 до 10 моносахаридных остатков;

— полисахариды, которые представляют собой полимеры моносахаридов.

Моносахариды

Первые выделенные из природных источников сахара (так же, как и большинство известных в настоящее время) имели химическую формулу Сn(H2О)n.

Именно поэтому они получили название углеводы. В дальнейшем были получены:

— сахара, с другим соотношением углерода и кислорода;

— сахара, содержащие другие атомы (азот, серу).

Классификация моносахаридов

Существует несколько видов классификации моносахаридов:

1) По числу углеродных атомов, входящих в состав молекулы моносахариды делятся на триозы, тетрозы, пентозы, гексозы и т. д. В природе наиболее широко распространены пентозы и гексозы.

2) В молекулах моносахаридов одновременно содержится несколько функциональных групп: карбонильная группа (альдегидная или кетонная) и несколько гидроксильных групп.

В зависимости от вида карбонильной группы моносахариды подразделяются на:

— альдозы — в моносахариде содержится альдегидная группа, которая локализуется у первого углеродного атома;

— кетозы — содержится кетогруппа, которая у природных кетоз локализуется у второго углеродного атома.

Например, глюкоза – это альдоза, а фруктоза – это кетоза.

СТРОЕНИЕ, СТЕРЕОИЗОМЕРИЯ И НОМЕНКЛАТУРА МОНОСАХАРИДОВ

Классификация углеводов

— Моносахариды(простые сахара, например, глюкоза)

— Олигосахариды(углеводы, содержащие 2-10 остатков моносахаридов, например сахароза).

— Полисахариды (углеводы, содержащие более 10 остатков моносахаридов, но обычно – тысячи и миллионы).

СТРОЕНИЕ, СТЕРЕОИЗОМЕРИЯ И НОМЕНКЛАТУРА МОНОСАХАРИДОВ

Углеводы, соединения общей формулы Сn(H2O)n, от которой и получили свое название, представляют собой многоатомные альдегидоспирты или кетоспирты.

Углеводы являются энантиомерами.

Энантиомеры — пара стереоизомеров, зеркальные отражения молекул, не совмещаемые в пространстве. Энантиомеры имеют одинаковые химические и физические свойства, кроме способности вращать плоскость поляризации плоскополяризованного света на одинаковую величину угла, но в противоположных направлениях (оптическая активность). Свойством энантиомерии обладают соединения, содержащие хиральный атом. Ассимерический центр (центр хиральности, оптический центр) – это атом С, связанный с четырьмя различными заместителями.

Энантиомер именуется по направлению, в котором его раствор вращает плоскость поляризации света,что можно наблюдать при помощи поляриметра.

2.d/l-номенклатура энантиомеров была введена Э. Фишером для описания относительной конфигурации моносахаридов. Она основана на конфигурации глицеринового альдегида, существующего в виде двух энантиомеров, из которых путём последовательных реакций наращивания углеродной цепи можно получить производные моносахариды (тетрозы, пентозы, гексозы и т. д.).

.

Цепь атомов углеродного остова изображается как прямая вертикальная линия, сверху которой обозначена старшая функциональная группа.

При горизонтальных линиях изображены конформации у асимметрических углеродных центров (сами атомы углерода не показаны, они располагаются «в перекрестии»). В общем случае молекула с «n» хиральными центрами имеет 2n стереоизомеров.

Гомохиральность-природные хиральные аминокислоты и моносахариды представлены в виде единственного изомера из двух возможных.

В состав белков входят практически исключительно l-аминокислоты, а ДНК и РНК построены только на основе d-углеводов.

Две энантиомерные формы одной молекулы обычно имеют различную биологическую активность. Это связано с тем, что рецепторы, ферменты, антитела и другие элементы организма также обладают хиральностью, и структурное несоответствие между этими элементами и хиральными молекулами препятствует их взаимодействию.

3.R/S-номенклатура энантиомеров позволяет охарактеризовать энантиомер по его абсолютной конфигурации,установленной ренгентоструктурным анализом.Хиральному атому углерода присваивается обозначение R или S на основании взаимного расположения четырёх связанных с ним заместителей.

Молекулу ориентируют так, чтобы младший заместитель был направлен в сторону от наблюдателя, и устанавливают направление падения старшинства остальных трёх заместителей. Если старшинство уменьшается по часовой стрелке, то конфигурацию атома углерода обозначают R (лат. rectus — правый). В противоположном случае конфигурацию обозначают S (лат. sinister — левый). R/S-номенклатура не имеет непосредственной связи с (+/–)-обозначениями. Например, R-изомер может быть как правовращающим, так и левовращающим, в зависимости от конкретных заместителей при хиральном атоме.

Диастереомеры — стереоизомеры, не являющиеся зеркальными отражениями друг друга.

Диастереомерия возникает, когда соединение имеет несколько стереоцентров. Если два стереоизомера имеют противоположные конфигурации всех соответствующих стереоцентров, то они являются энантиомерами. Однако, если конфигурация различается лишь у некоторых стереоцентров, то такие стереизомеры являются диастереомерами. Если диастереомеры отличаются конфигурацией лишь одного стереоцентра, то они называются эпимерами.

Основной формой существования углеводов в твердом виде и растворах является циклическая форма.Циклическая форма углеводов появляется в результате внутримолекулярной реакции образования полуацеталя, когда карбонильная группа взаимодействует с одним из гидроксилов той же молекулы.

В результате циклообразования возникает дополнительный центр асимметрии, при углероде под номером 1. Конформация при этом атоме углерода теперь определяет один из двух новых изомеров, которые называют аномерами (α- и β- аномеры).

Гидроксильная группа при новом центре асимметрии является полуацетальной, что резко отличает ее по химическим свойствам от остальных гидроксилов в молекуле. Поэтому ее называют аномерным (или гликозидным) гидроксилом.

Мутаротация, или аномеризация — взаимопревращение аномерных форм моносахаридов.

Таким образом выглядят таутомерные формы фруктозы.

Конформации моносахаридов определяют пространственную вторичную структуру полисахаридов.

ПРОИЗВОДНЫЕ МОНОСАХАРИДОВ.

В номенклатуре IUPAC названия индивидуальных урононовых кислот образуются заменой суффикса -оза в названии соответствующей альдозы на суффикс -уроновая кислота, например — «глюкоза глюкуроновая кислота».

Названия анионов этих кислот образуются заменой суффикса -оза в названии альдозы на суффикс -уронат, например — «глюкоза глюкуронат»

В номенклатуре IUPAC названия индивидуальных альдоновых кислот образуются заменой суффикса -оза в названии соответствующей альдозы на суффикс -оновая кислота, например — «глюкоза глюконовая кислота».

Названия анионов этих кислот образуются заменой суффикса -оза в названии альдозы на суффикс -онат, например — «глюкоза глюконат»,

В номенклатуре IUPAC названия индивидуальных альдаровых кислот образуются заменой суффикса -оза в названии соответствующей альдозы на суффикс -аровая кислота.

Например — «глюкоза глюкаровая кислота». Названия анионов этих кислот образуются заменой суффикса -оза в названии альдозы на суффикс -арат, например — «глюкоза глюкарат»,

Окисление глюкозы. При воздействии различными окислителями могут быть получены различные сахарные кислоты (гликаровые, гликоновые или гликуроновые):

Реактив Фелинга-тартратный комплекс Cu2+,реактив Бенедикта-цитратный комплекс Cu2+,реактив Толленса-аммиачный раствор оксида серебра

Биологическое значение уроновых кислот

1.входят в состав многих природных полисахаридов — гепарина, гиалуроновой кислоты. 2.Через промежуточное образование уроновых кислот идет побочный окислительный путь метаболизма глюкозо-6-фосфата, в результате чего из глюкозы образуются аскорбиновая кислота и пентозы.

Промежуточным метаболитом этого пути является уридиндифосфатглюкуроновая кислота (УДФ-глюконурат-активная форма глюкуроновой кислоты)

которая в гепатоцитах образует под действием даёт конъюгаты — глюкурониды с катаболитами (желчные пигменты, такие как билирубин, стероиды) и ксенобиотиками(амины, тиолы, фенолы, карбоновые кислоты).

Классификация углеводов: моносахариды, дисахариды и полисахариды

Углеводы широко распространены в природе и выполняют в живых организмах различные важные функции:

— являются источниками углерода, который необходим для синтеза белков, нуклеиновых кислот, липидов и других соединений;

— выполняют энергетическую функцию, обеспечивая до 70% потребности организма в энергии;

— выполняют резервную функцию – крахмал и гликоген представляют собой форму хранения глюкозы;

— структурную функцию – целлюлоза принимает участие в формировании клеточной стенки растений.

Углеводы делятся на:

— моносахариды или простые сахара;

— олигосахариды, содержащие в молекуле от 2 до 10 моносахаридных остатков;

— полисахариды, которые представляют собой полимеры моносахаридов.

Моносахариды

Первые выделенные из природных источников сахара (так же, как и большинство известных в настоящее время) имели химическую формулу Сn(H2О)n.

Именно поэтому они получили название углеводы.

В дальнейшем были получены:

— сахара, с другим соотношением углерода и кислорода;

— сахара, содержащие другие атомы (азот, серу).

Классификация моносахаридов

Существует несколько видов классификации моносахаридов:

1) По числу углеродных атомов, входящих в состав молекулы моносахариды делятся на триозы, тетрозы, пентозы, гексозы и т. д. В природе наиболее широко распространены пентозы и гексозы.

2) В молекулах моносахаридов одновременно содержится несколько функциональных групп: карбонильная группа (альдегидная или кетонная) и несколько гидроксильных групп.

В зависимости от вида карбонильной группы моносахариды подразделяются на:

— альдозы — в моносахариде содержится альдегидная группа, которая локализуется у первого углеродного атома;

— кетозы — содержится кетогруппа, которая у природных кетоз локализуется у второго углеродного атома.

Например, глюкоза – это альдоза, а фруктоза – это кетоза.

Общая характеристика и классификация углеводов

Углеводы −обширный класс природных соединений, которые играют важную роль в жизни человека, животных и растений.

Углеводы – это органические кислородосодержащие гетерофункциональные соединения со смешанными функциями содержащие карбонильные и гидроксильные группировки атомов, имеющие общую формулу Cn(H2O)m, (где n и m>3).

В линейных формах молекул углеводов всегда присутствует карбонильная группа (как таковая, или в составе альдегидной группы).

И в линейной, и в циклической формах молекул углеводов присутствуют несколько гидроксильных групп. Поэтому углеводы относят к двуфункциональным соединениям.

Впервые термин «углеводы» был предложен профессором Дерптского (ныне Тартуского) университета К.

Шмидтом в 1844 г. В то время предполагали, что все углеводы имеют общую формулу Cm(Н2O)n, т.е. углерод + вода. Отсюда и название «углеводы». Например, глюкоза и фруктоза имеют формулу С6(Н2О)6, тростниковый сахар (сахароза) — С12(Н2О)11, крахмал — [С6(Н2О)5]n и т.

д. В дальнейшем же оказалось, что ряд соединений, принадлежащих по своим свойствам к классу углеводов, содержат водород и кислород в несколько иной пропорции, чем указано в общей формуле (например, дезоксирибоза — С5Н10О4.

В то же время есть вещества, соответствующие общей формуле углеводов, но не проявляющие их свойства (например, спирт инозит С6Н12О6), C(H2O), то есть HCHO (формальдегид), или C2(H2O)2, то есть CH3COOH (уксусная кислота).

Классификация моносахаридов

В 1927 г. Международная комиссия по реформе химической номенклатуры предложила термин «углеводы» заменить термином «глициды», однако он не получил широкого распространения. Старое название «углеводы» укоренилось и прочно удерживается в науке, являясь общепризнанным.

Углеводы можно разделить на три группы:

1) Моносахариды – углеводы, способные гидролизоваться с образованием более простых углеводов.

К данной группе относятся гексозы (глюкоза и фруктоза), а также пентоза (рибоза).

2) Олигосахариды – углеводы, способные гидролизоваться с образованием нескольких простых углеводов (от двух до десяти).

3) Полисахариды – полимерные соединения, углеводы, способные гидролизоваться с образованием большого числа молекул моносахаридов (от десяти до сотен тысяч остатков моносахаридов).

Моносахариды.

А) Классификация моносахаридов.

Моносахариды представляют собой соединения со смешанными функциями.

Они содержат альдегидную или кетогруппу и несколько гидроксильных групп, т.е. являются альдегидоспиртами или кетоноспиртами.

Моносахариды с альдегидной группой называются альдозами, а с кетогруппой –кетозами.

В зависимости от числа атомов С моносахариды делятся на:

С3 − триозы: С3Н6O3 −глицеральдегид, ПВК (пировиноград-ная кислота).

С4 − тетрозы: С4Н804 − эритроза.

С5 − пентозы: C5H10O5 − рибоза (входит в состав РНК), C5H10O4 − дезоксирибоза (входит в состав ДНК).

С6 − гексозы: С6Н12O6 − глюкоза (виноградный сахар), фруктоза (плодовый сахар), галактоза (в составе молочного сахара) − основные источники энергии, мономеры ди- и полисахаридов.

С7 − гептозы: С7Н14О7.

Наибольшее значение среди моносахаридов имеют гексозы и пентозы.

Б) Структура молекул моносахаридов.

Для изображения строения моносахаридов используют проекционные формулы Фишера. В формулах Фишера цепь углеродных атомов располагается в одну цепь.

Нумерация цепи начинается с атома альдегидной группы (в случае альдоз) или с крайнего атома углерода, к которому ближе расположена кетогруппа (в случае кетоз).

В зависимости от пространственного расположения атомов Н и ОН-групп у 4-ого атома углерода у пентоз и 5-ого атома углерода у гексоз моносахариды относят к D– или L – ряду.

Моносахарид относят к D – ряду, если ОН-группа у этих атомов располагается справа от цепи.

Почти все встречающиеся в природе моносахариды относятся к D – ряду.

Природные гексозы − глюкоза, фруктоза, манноза и галактоза, принадлежат, как правило, по стереохимической конфигурации к соединениям D-ряда.

Известно также, что природные моносахариды обладают оптической активностью.

Способность вращать плоскость поляризованного луча света − одна из важнейших особенностей веществ (в том числе моносахаридов), молекулы которых имеют асимметричный атом углерода или же асимметричны в целом.

Свойство вращать плоскость поляризованного луча вправо обозначают знаком ( + ), а в противоположную сторону − знаком (-). Так, D-глицеральдегид вращает плоскость поляризованного луча вправо, т. е. D-глицеральдегид является D( + )-альдотриозой, а L-глицеральдегид − L(-)-альдотриозой. Однако следует помнить, что направление угла вращения поляризованного луча, которое определяется асимметрией молекулы в целом, заранее не предсказуемо.

Моносахариды, относящиеся по стереохимической конфигурации к D-ряду, могут быть левовращающими. Так, обычная форма глюкозы, встречающаяся в природе, является правовращающей, а обычная форма фруктозы — левовращающей.

Однако моносахариды могут существовать также в циклических формах. Циклические формы гексоз и пентоз называют соответственно пиранозными и фуранозными.

В растворах моносахаридов устанавливается подвижное равновесие между ациклической и циклической формами – таутомерия.

Циклические формы принято изображать перспективными формулами Хеуорса.

В циклических формах моносахаридов появляется асимметрический атом углерода (С-1 у альдоз, С-2 у кетоз).

Этот атом углерода называется аномерным. Если группа ОН у аномерного атома располагается под плоскостью, то образуется α–аномер, противоположное расположение приводит к образованию β-аномера.

Глюкоза (пример альдогексозы)
Структурные формулы линейной формы	Структурные формулы циклической формы

Фруктоза (пример кетогексозы)
Структурные формулы линейной формы	Структурные формулы циклической формы

Рибоза (пример альдопентозы)
Структурные формулы линейной формы	Структурные формулы циклической формы

Сложность химического и пространственного строения моносахаридов приводит к тому, что у них существует множество изомеров, так, например, существует несколько десятков изомерных гексоз.

Картина осложняется еще и тем, что при растворении моносахаридов у части молекул происходит обратимое раскрытие цикла, а обратная циклизация может привести к образованию другого изомера.

Для α-глюкозы (обычной кристаллической формы глюкозы) этот процесс выражается следующим уравнением:

Названия циклических форм моносахаридов включают в себя указания на конфигурацию аномерного центра (α- или β-), на название моносахарида и его ряда (D- или L-) и размер цикла (фураноза или пираноза).

Например, α, D- галактопираноза или β, D- галактофураноза.»

Источник

• Популярная книга Круть доступна для чтения прямо сейчас на нашем сайте boochi.ru. Скачать книгу в формате FB2, TXT, PDF, EPUB бесплатно без регистрации. →