Углеводы Моносахариды 01.11.2011 1
Углеводы – это полигидроксиальдегиды и полигидроксикетоны и их производные, например: 01.11.2011 2 глюкоза фруктоза ( полигидроксиальдегид ) ( полигидроксикетон )
Общая формула простых моносахаридов может быть представлена как C n ( H 2 O ) m и поэтому ранее сахара считали гидратированными формами углерода, что объясняет этимологию слова “углевод”. Молекулярная формула глюкозы C 6 H 12 O 6 может быть представлена как C 6 ( H 2 O ) 6 англ. Carbohydrate происходит от carbon (углерод) и гидрат – продукт присоединения воды – от греческого udor - вода 3
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 ). 01.11.2011 4
1. Моносахариды Моносахариды – простейшие углеводы, не гидролизующиеся на более простые углеводы (греч. mono – один ) 1.1. Классификация моносахаридов a ) по числу атомов углерода в молекуле Триозы, тетрозы, пентозы, гексозы, гептозы, октозы, нонозы, декозы. б) по функциональной группе Альдозы – содержат альдегидную группу Кетозы – содержат кетонную группу. Используется также совмещённая классификация, например: альдопентоза – альдоза и пентоза (напр. рибоза) кетогексоза – кетоза и гексоза (напр. фруктоза) 01.11.2011 5
1.2. Номенклатура название D -глюкозы по номенклатуре IUPAC : (2 R, 3 S, 4 R, 5 R ) – 2,3,4,5,6-гексагидроксигексаналь. 01.11.2011 6 глицерин глицериновый альдегид дигидроксиацетон
01.11.2011 7
01.11.2011 8
1.3. Изомерия 1.3.1. Структурная изомерия альдозы изомерны кетозам – глюкоза является изомером фруктозы 01.11.2011 9
Кольчато-цепная таутомерия 01.11.2011 10
1.3.2. Стереоизомерия Принадлежность к D - или L -ряду у моносахаридов определяется не по первому асимметрическому атому, а по последнему 01.11.2011 11
Энантиомерия 01.11.2011 12
Диастереомерия 01.11.2011 13
1.4. Циклические формы моносахаридов 1.4.1. Образование циклических полуацеталей 01.11.2011 14
01.11.2011 15 ЗАМЫКАНИЕ ЦИКЛА –реакция S Е – типа( электрофильное присоединение) ВОПРОС НА ЗАЧЕТЕ!
1.4.2. Аномеры 01.11.2011 16 b - аномер открытая цепь a - аномер
1.4.3. перспективные формулы Хэуорса 01.11.2011 17
01.11.2011 18 фуран пиран
01.11.2011 19 b - D - глюкопираноза a - D - глюкопираноза рибоза b - D - рибофураноза a - D - рибофураноза
Как перейти от линейной структуры к циклической? 01.11.2011 20
01.11.2011 21
1.4.4. Кольчато-цепная таутомерия. Мутаротация. 01.11.2011 22
Кольчато-цепная таутомерия сопровождается закономерным явлением – мутаротацией. Мутаротация (лат. mutare – изменять, rotatio – вращение) в данном случае это изменение вращения плоскости поляризации света свежеприготовленными растворами разных аномеров. Например, a -D- глюкопираноза имеет удельное вращение [ a ] = +112 o, а b -D- глюкопираноза имеет [ a ] = +19 o. При стоянии свежеприготовленных растворов каждого из аномеров удельное вращение изменяется и достигает значения +52,5 o, соответствующего равновесию. 01.11.2011 23
1.4.5. Конформации молекул моносахаридов 01.11.2011 24
01.11.2011 25 a -D- маннопираноза b -D- маннопираноза a - D - галактопираноза b - D - галактопираноза
1.5. Производные моносахаридов 1.5.1. Дезоксисахара 01.11.2011 26 рибоза 2-дезокси- D -рибоза b -2-дезокси- D - рибофураноза
1.5.2. Аминосахара 01.11.2011 27 D -глюкозамин D - галактозамин D - маннозамин
1.6. Физические свойства Моносахариды представляют собой бесцветные кристаллические вещества очень хорошо растворимые в воде. Моносахариды трудно растворяются в спирте, очень плохо в гидрофобных растворителях. Концентрированные растворы сахаров в воде называются сиропами. 01.11.2011 28
1.7. Биологические свойства и значение 1.7.1 Метаболическое значение и энергетическая функция 1.7.2. Структурная функция 1.7.3. Сладкий вкус 01.11.2011 29
01.11.2011 30 Вещество Относительная сладость Фруктоза 173 Сахароза* 100 Глюкоза 74 Глицерин** 48 Мальтоза* 32 Галактоза 32 Лактоза* 16
01.11.2011 31 Сахарин ( E 954), 500 раз Этоксифенилмочевина ( дульцин), 200 раз Цикламаты ( циклогексилсульфаматы ) (E952 ), 30-50 раз Ацесульфам (E950 ), 200 раз А спартам (метиловый эфир L - аспартил - L - фенилаланина, E 951 ), 200 раз Метилфенхиловый эфир L - аспартиламиномалоновой кислоты, 33000 раз Сукроновая кислота, 200000 раз.
01.11.2011 32 белок монеллин из тропического растения Dioscoreophyllum cumminsii в 3000 раз слаще сахарозы ttp://www.medicinalplantsinnigeria.com/gallery_d/slides/Dioscoreophyllum cumminsii(inunurin).html
белок тауматин ( E957 ) из тропического растения Thaumacoccus daniellii слаще сахара в 750-1000 раз, а его комплекс с ионами алюминия – талин – уже в 35000 раз слаще сахарозы 01.11.2011 33 http://www.gazetaonline.net/2011/substanca-me-e-embel-thaumatoccocus-danielli.html
Белок миракулин из Synsepalum dulcificum не обладает сладким вкусом, но способен изменять вкус кислых продуктов на сладкий. 01.11.2011 34 http:// clickablenews.ru/ лимоны-сладкие-как-конфеты
01.11.2011 35 http://clickablenews.ru/ лимоны-сладкие-как-конфеты
1.7. Химические свойства 1.7.1. Образование гликозидов 01.11.2011 36 D - глюкопираноза O -метил- b - D - глюко - O -метил- a - D - глюко - пиранозид пиранозид
1.7.1.1. Классификация гликозидов 01.11.2011 37
01.11.2011 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 38
01.11.2011 39
1.7.1.2. Свойства гликозидов 01.11.2011 40
1.7.2. Образование простых эфиров 01.11.2011 41 b - D - глюкопираноза O -метил-2,3,4,6-тетраметил- D - глюкопиранозид O -метил-2,3,4,6-тетраметил- 2,3,4,6-тетраметил- D - глюкопиранозид D - глюкопираноза
1.7.3. Образование сложных эфиров 01.11.2011 42 D - глюкопираноза 1,2,3,4,6-пентаацетал- D - глюкопираноза
01.11.2011 43 D -глюкозо-6-фосфат D -глюкозо-1-фосфат
1.7.4. Окисление моносахаридов Гликоновые кислоты образуются при окислении альдегидной группы до карбоксильной: 01.11.2011 44 глюкоза глюконовая кислота ЗАЧЕТНЫЙ ВОПРОС!
Гликаровых ( аровые ) кислоты образуются при жёстком окислении. При этом окисляется и альдегидная группа и первичная спиртовая 01.11.2011 45 галактоза галактаровая кислота
Гликуроновые ( уроновые ) кислоты образуются при окислении первичной спиртовой группы, не затрагивая альдегидную группу: 01.11.2011 46 глюкуроновая галактуроновая маннуроновая кислота кислота кислота
01.11.2011 47
01.11.2011 48 Уроновые кислоты выполняют важную биологическую функцию – вывод из организма ксенобиотиков и токсичных веществ. ксенобиотики (от греч. eno — чужой и bio — жизнь), чужеродные для организмов соединения (промышленные загрязнения, пестициды, препараты бытовой химии, лекарственные средства и т. п.).
1.7.5. Восстановление моносахаридов 01.11.2011 49
01.11.2011 50 Ксилоза → ксилит ( E967 ) Манноза → маннит Глюкоза → глицит (сорбит) E420 http://www.sorbit.ru/
01.11.2011 51
Аскорбиновая кислота (витамин С), С6Н8О6, водорастворимый витамин. Отсутствие аскорбиновой кислоты в пище человека понижает сопротивляемость к заболеваниям, вызывает цингу, заболевание, ранее уносившее десятки тысяч жизней. Слово “аскорбиновая” происходит от а – отрицающая частица и scorbutus – цинга. То есть аскорбиновая кислота означает “противоцинготная” кислота Аскорбиновая кислота также используется в аналитической химии в аскорбинометрии, которую применяют для определения Fe ( III ), Hg ( II ), Au ( III ), Pt ( IV ), Ag ( I ), Ce ( IV ), Mo ( VI ), W ( VI ), I 2, Br 2, хлоратов, броматов, иодатов, ваданатов, дихроматов, а также нитро- нитрозо -, азо - и иминогрупп в органических соединениях. 01.11.2011 52
1.7.7. качественные реакции на моносахариды 01.11.2011 53 фурфурол ( фурфураль ), светло-желтая жидкость с запахом ржаного хлеба, tкип 161,5 °С. Сырье для получения фурановых смол, фурана, тетрагидрофурана, фурфурилового спирта, лекарственных препаратов (фурацилин, фуразолидон ).
1.7.7. Свойства отдельных моносахаридов и их производных 01.11.2011 54 http://www.sorbit.ru/?id=281 http://www.proctor.org/proctorinfo.aspx?SubCategoryId=38
1.8. Получение моносахаридов 1.8.1. Природные источники 01.11.2011 55 6 CO 2 + 6 H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Plagiomnium_affine_laminazellen.jpeg
01.11.2011 56 Elysia chlorotica http://sacoglossa.lifedesks.org/node/206 Sea slug species Elysia chlorotica feeding on Vaucheria litorea, a yellow-green algae. http://news.science360.gov/obj/pic-day/3aa9ce91-d56a-4fb3-8746-f6b005366e0e
1.8.2. Гидролиз дисахаридов, олигосахаридов и полисахаридов 01.11.2011 57 Сахароза + H 2 O → глюкоза + фруктоза Мальтоза + H 2 O → глюкоза + глюкоза Лактоза + H 2 O → глюкоза + галактоза
1.8.3. Реакция Бутлерова 01.11.2011 58
1.8.4. Удлинение цепи моносахаридов 01.11.2011 59 циангидрины гликоновые кислоты лактоны
01.11.2011 60
