Реакції алкілування

Відновлення моносахаридів.

Всі моносахариди, подібно альдегідам, відновлюються до спиртів:

СН₂ОН – (СНОН)₄ – СОН + Н₂ → СН₂ОН – (СНОН)₄ – СН₂ОН

Глюкоза спирт сорбіт

Відповідно при відновленні галактози утворюється спирт дульцит, при відновленні манози – спирт маніт. Сорбіт вперше був виділений з плодів горобини. Він приблизно вдвічі менш солодкий, ніж звичайний цукор. Сорбіт не підвищує вмісту глюкози в крові, тому його використовують замість цукру в харчуванні людей, хворих на цукровий діабет.

ü Реакції гідроксильних груп

Моносахариди дають всі хімічні реакції, характерні для багатоатомних спиртів.
1. Реакція ацилювання. Як багатоатомний спирт глюкоза вступає в реакції естерифікації з органічними кислотами і утворює естери. При нагріванні глюкози з оцтовим ангідридом утворюється пентаацетилглюкоза:

СН₂ОН – (СНОН)₄ – СОН + 5(СН₃СО)₂О → (СН₂О – СО – СН₃)₅ – СОН + 5СН₃СООН

Одна молекула глюкози взаємодіє з п'ятьма молекулами оцтової кислоти, що підтверджує наявність у молекулі глюкози п'яти спиртових гідроксигруп.
2. За участю гідроксильних груп відбувається взаємодія глюкози з гідроксидами металів з утворенням сахаратів (сполук типу гліколятів, гліцератів). Наприклад, глюкоза з купрум гідроксидом на холоді дає глюконат купруму:

СН₂ОН – (СНОН)₄ – СОН + Сu(ОН)₂ → СН₂ОН – (СНОН)₂ – С₂Н₂ (ОСuО) – СОН + 2Н₂О

В таких реакціях моносахариди реагують в полуацетальних таутомерних формах і утворюють неповні і повні етери. Найбільш активний є напівацетальний гідроксил. Під час таких реакцій часто утворюються саме продукти заміщення атому Гідрогену напівацетального гідроксилу на радикал – глікозиди, глікозиди глюкози називають глюкозидами, галактози – галактозидами. Залишок цукру в таких сполуках називають гліконом, а нецукрову частину називають – агліконом.
СН₂ОН – (СНОН)₄ – СОН + СН₃ – ОН → СН₂ОН – (СНОН)₃ (СНО – СН₃) – СОН + Н₂О β -метилглюкопіпанозид

Глікозиди на відміну від естерів піддаються гідролізу під дією мінеральних кислот. Окремі глікозиди гідролізуються під впливом ферментів. Глікозиди – це кристалічні речовини, які мають специфічний аромат, гіркий смак, широко розповсюджені в природі. Природні глікозиди утворюються різними агліконами: кислотами, барвниками. До складу продуктів харчування входять такі глікозиди:

· Амігдалін - міститься в кісточках вишні, слив, персиків, абрикосів (1-2 %), в насінні гіркого мигдалю (близько 3 %). При його гідролізі утворюються бензойний альдегід, глюкоза і вільна синільна кислота, яка є надзвичайно сильним ядом, а тому тривале зберігання варення, настоянок із фруктів з кісточками є небезпечним:

С₂₀Н₂₇О₁₁N + 2Н₂О → 2С₆Н₁₂О₆ + С₆Н₅СОН + НСN

Амігдалін глюкоза бензойний синільна

альдегід кислота

· Вакцинін – міститься в брусниці, клюкві. При гідролізі утворює глюкозу і бензойну кислоту:

С₁₃Н₁₆О₇ + Н₂О → С₆Н₁₂О₆ + С₆Н₅СОН

· Синиргін – міститься в насінні гірчиці. При гідролізі утворюються глюкоза, гірчична олія і КНSО₄:

С₁₀Н₁₆КNS₂О₉ + Н₂О → С₆Н₁₂О₆ + С₃Н₅SСN + КНSО₄

Синиргін глюкоза гірчична олія

· Соланін – С₄₅Н₇₃ NО₁₅ міститься в позеленілих частинах картоплі, в стеблах, листках і плодах багатьох пасльонових культур. При гідролізі утворює багато отруйних речовин.

· Глюкованілін – міститься у бобах. Під час нагрівання бобів під дією ферменту β-глюкозідази глюкованілін розщеплюється на D-глюкозу і аглікон ванілін.

· Арбутин – глікозид, який не використовується в харчовій промисловості, але може бути причиною отрується при споживанні «вовчих» ягід, в яких міститься. Арбутин - дуже гіркий на смак, в невеликий кількості використовується як лікарський засіб.

ü Реакції бродіння глюкози

Бродінням називають процес розкладу моносахаридів під дією різних мікроорганізмів. Слід зазначити, що краще всіх моносахаридів бродінню піддається глюкоза. Велике значення мають процеси бродіння глюкози, які відбуваються під дією органічних каталізаторів — ферментів (вони виробляються мікроорганізмами).

Відомо кілька видів бродіння, найбільш важливими видами бродіння для харчової промисловості є: спиртове, молочнокисле, маслянокисле, лимоннокисле
Спиртове бродіння глюкози: Спиртове бродіння відбувається під дією ферментів дріжджів. Складний хімізм цього процесу сумарно виражається рівнянням:

зимаза
С₆Н₁₂О₆ → 2С₂Н₅ОН + 2СО₂ + 112,86 кДж

Глюкоза етиловий спирт

Спиртове бродіння використовується в промисловості для одержання спиртних напоїв (пива, вина), добування спирту. Воно використовується в хлібопеченні (вуглекислий газ, який при цьому утворюється, піднімає тісто).

Спирт утворюється при одержанні кисломолочних продуктів, у кумисі його міститься до 2,5 %.
Молочнокисле бродіння глюкози відбувається під дією ферментів молочнокислих бактерій. У реакційному середовищі крім молочної кислоти утворюються також оцтова кислота, етиловий спирт, вуглекислий газ:
С₆Н₁₂О₆ → 2С₃Н₆О₃

молочна кислота
Молочна кислота утворюється при скисанні молока, при виготовленні сиру, квашенні капусти, огірків, силосуванні зелених кормів, а також при бродінні тіста, від цього тісто набуває відповідної кислотності. Ця реакція має місце під час дозрівання м’яса.

Маслянокисле бродіння:

С₆Н₁₂О₆ → С₃Н₇СООН + 2Н₂ + 2СО₂

маслян акислота
Масляна кислота має гіркий смак і неприємний запах, тому її утворення і накопичення в продуктах харчування має негативне значення. Маслянокисле бродіння відбувається під час псування вершкового масла та інших жирів, при дозріванні сирів.

Лимоннокисле бродіння:

аерофільні ОН

плісняві гриби ׀

С₆Н₁₂О₆ + 3О → НООС – С – СН₂ – СООН + Н₂О

׀

СООН

Лимонна кислота
Лимонна кислота широко використовується у виробництві кондитерських виробів, напоїв, різних продуктів харчування і окремих страв, використовується як консервант та розм’якшувач колагенових волокон при маринуванні м’яса.

Гліцеринове бродіння:

С₆Н₁₂О₆ → СН₂ОН – СНОН – СН₂ОН + СН₃ – СОН + СО₂

ОКРЕМІ ПРЕДСТАВНИКИ МОНОСАХАРИДІВ

1. D (+)-Глюкоза (виноградний цукор С₆Н₁₂О₆) – одна з найпоширеніших в природі альдогексоз.

Глюкоза (від грец. солодкий) – дуже поширений у природі вуглевод групи моносахаридів. Молекулярна маса 180,16; безбарвні, солодкі на смак кристали, добре розчинні у воді. Оптично активна, обертає площину поляризованого світла праворуч. Як і всі моносахариди, має два оптичні антиподи (D- і L-форми). Найпоширеніша в природі D - форма (виноградний цукор або декстроза). В природі синтез глюкози відбувається з неорганічних речовин в процесі фотосинтезу і хемосинтезу (в рослинах). У вільному стані глюкоза разом з фруктозою міститься в медові, плодах, особливо багато її у винограді, стиглих фруктах та овочах, квітках та інших частинах рослин.

У тваринних тканинах глюкоза міститься в крові, лімфі, мозку, серцевому та скелетному м’язах тощо. Вільна глюкоза використовується організмом для біосинтезу ряду інших цукрів – фруктози, сахарози, ксилози, глюкуронової кислоти тощо. Глюкоза є структурним елементом і багатьох інших речовин – клітковини, глікозидів, вірусної рибонуклеїнової кислоти. У тканинах тварин і людини глюкоза може перетворюватися на резервний вуглевод – глікоген. Глюкоза бере участь в багатьох реакціях обміну речовин, посідає центральне місце у вуглеводному обміні. Глюкоза – важливе джерело енергії в організмі. При повному окисненні глюкози до вуглекислого газу і води виділяється енергія, значна частина якої акумулюється макроергічнми (багатими на енергію) зв’язками аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ) та інших, подібних до АТФ сполук.

Глюкоза — необхідний компонент крові, її вміст у крові людини становить 80 —120 мг в 100 мл. Коли вміст глюкози у крові становить більше ніж 180 мг, порушується вуглеводневий обмін, виникає хвороба діабет. Концентрація її регулюється гормонально та центральною нервовою системою. Глюкоза бере участь у регуляції водного режиму організму, стимуляції функцій клітин та в знешкодженні токсичних речовин, покращує діяльність серцевого м’яза, розширює судини, збільшує сечовиділення тощо. При багатьох захворюваннях кількість глюкози в крові збільшується, що веде до виділення її з сечею. Препарати глюкози широко використовують у медицині.

В промисловості глюкозу добувають при гідролізі крохмалю, застосовують у кондитерському виробництві та інше.
(С₅Н₁₀О₅)n + nН₂О → nС₆Н₁₂О₆

У зв'язку з тим, що глюкоза легко і швидко засвоюється, її застосовують як засіб посиленого харчування, а також для виготовлення лікувальних препаратів, при консервуванні крові. Вона широко використовується в кондитерському виробництві: при виробництві карамелі, помадки і мармеладу, тому що вона перешкоджає кристалізації цукру; у виробництві дзеркал та іграшок (сріблення). Нею користуються при обробці

й фарбуванні тканин і шкір.
2. D (-) – Фруктоза (плодовий цукор) С₆Н₁₂О₆, найбільш відома і розповсюджена в природі кетогексоза.

Фруктоза є ізомером і супутником глюкози у багатьох плодових і ягідних соках. Особливо багато її міститься в медові, у весняному соці берез, в соках різних спілих фруктів. Фруктоза є мономером полісахариду інуліну.
Фруктоза значно солодша за глюкозу, у суміші з нею входить до складу меду, тому мед є надзвичайно солодким. Завдяки гарній солодкості фруктоза використовується у складі низькокалорійних продуктах, тому так само солодкий продукт на основі фруктози містить менше вуглеводів. В залежності від вартості фруктози вона є також більш економічно вигідною для використання в харчовій промисловості як замінник глюкози.

Фруктоза є також тим цукром, який забезпечує енергією, рух сперматозоїдів, вона синтезується у сім’яних пухирцях чоловіків, транспортується в сперму і використовується сперматозоїдом для свого нетривалого, але дуже важливого шляху.

Фруктоза — найкращий вид цукру для хворих атеросклерозом, при

порушенні в організмі обміну жирів.
Якісною реакцією на фруктозу є реакція Селіванова (при нагріванні розчину фруктози з резорцином і концентрованою хлоридної кислотою утворюється вишнево-червоне забарвлення).

3.D (+)-галактоза (С₆Н₁₂О₆). В природі зустрічається у складі молочного цукру лактози, а також входить до складу окремих полісахаридів і глікозидів. Бродінню піддається важко.

4. Арабіноза (С₅Н₁₀О₅). (+) L-Арабіноза в природі досить поширена. Вона наявна у складі глікозидів (венін, цикламін), олігосахаридів (віціаноза), полісахаридів (арабінан). Арабінан міститься у буряку, вишневому клеї. Арабіноза – тверда кристалічна речовина, розчинна у воді.

5. Ксилоза (деревинний цукор С₅Н₁₀О₅). Входить до складу полісахариду крилану, якій міститься у соломі, деревині. Ксилоза добре розчинна у воді, мутаротує. Під час окиснення утворює спочатку ксилонову, а потім тригідроксиглутарову кислоту, яка використовується у харчовій промисловості як замінник лимонної кислоти. Вона також важливий реактив в аналітичній хімії.

6. Рибоза (С₅Н₁₀О₅). D-Рибоза є складовою частиною нуклеїнових кислот, деяких вітамінів та коферментів. У водних розчинах вона буває переважно у формі фуранози. Дезоксирибоза, як і рибоза, також має велике біологічне значення. Вона входить до складу дезоксирибонуклеїнових кислот (ДНК)

ядер клітин.

Дата добавления: 2014-11-29