Отдельные представители моносахаридов

Среди многочисленных гексоз и пентоз особенно важное значение для человека и живой природы имеют следующие моносахариды.

Глюкоза. Глюкоза относится к важнейшим и наиболее распространенным углеводам как в свободном виде, так и в виде гликозидов (олиго- и полисахариды) и других производных. Глюкоза содержится в плодах, цветах и других частях растений, а также в животных организмах. Например, в крови человека содержится 0,08-0,11% (20-25 г) глюкозы.

Глюкоза известна под названием виноградный сахар или декстроза (вследствие (+)-вращения плоскости поляризованного света). Открытие глюкозы связывают с именем лондонского врача У. Праута. В чистом виде глюкозу получил в 1811 году адъюнкт Петербургской академии наук К.С. Кирхгоф (русский химик, академик), показавший, что при действии на крахмал разбавленной горячей серной кислоты образуется кристаллическая глюкоза. Несколько позже (1819 г.) французский химик А. Браконно получил чистую глюкозу действием также разбавленной кислоты на древесные стружки (гидролиз целлюлозы). В настоящее время глюкозу в промышленности получают гидролизом крахмала или клетчатки.

Глюкоза – белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, из которой кристаллизуется в виде моногидрата С₆Н₁₂О₆×Н₂О. Сладость глюкозы составляет 0,6 сладости сахара. По структуре D-глюкоза имеет пиранозную форму, в которой практически все объемные группы занимают экваториальное положение. D-глюкоза существует в двух стереоизомерных формах (I) и (II). Безводная a-D-глюкоза (I)

имеет т.пл. 146⁰С и угол удельного вращения плоскости поляризованного света [a]_D=+19⁰. В водных растворах формы (I) и (II) подвергаются мутаротации. В результате в растворе существует динамическое равновесие между формами (I) и (II) в соотношении 36:64 с углом удельного вращения [a]_D=+52,7⁰.

(I) (II)

D-глюкоза – основной источник энергии, своего рода главное биологическое топливо, а ее главный потребитель – мозг, для которого глюкоза не менее важна, чем кислород. Человеческий мозг нуждается в 100-145 г глюкозы ежесуточно. В медицине глюкозу используют как питательное вещество, которое легко усваивается организмом. В пищевой промышленности глюкоза применяется как заменитель тростникового сахара.

L-глюкоза – человеческим организмом не усваивается, получена синтетическим путем; т.пл. 142⁰С, [a]_D= - 95,5⁰.

Фруктоза. Фруктоза также весьма распространенный в растительном мире моносахарид, который в свободном виде содержится в плодах, фруктах и др. Поэтому фруктозу называют фруктовым сахаром. Она входит в состав меда (~ 50%), а также является составной частью сложных углеводов (сахароза, инулин и др.). Фруктоза обладает сильным левым вращением, поэтому ее еще называют левулеза. Известен один хорошо растворимый в воде кристаллический изомер - b-D-фруктофураноза с т.пл. 102-104⁰С, [a]_D = -133⁰.

Фруктозу получают гидролизом сахарозы или эпимеризацией D-глюкозы при действии щелочей. Фруктозу можно обнаружить реакцией Ф.Ф. Селиванова (1887 г.) нагреванием пробы с концентрированной соляной кислотой и резорцином. При этом фруктоза превращается в 5-оксиметилфурфурол, который с резорцином дает характерное вишнево-красное окрашивание.

фруктоза 5-оксиметил- резорцин

фурфурол

Фруктоза в 1,5 раза слаще сахарозы и в 3 раза слаще глюкозы, хорошо усваивается организмом. Вкус меда обусловлен главным образом фруктозой. Следует отметить, что фруктофуранозы практически не имеют сладкого вкуса, а носителем его является b-D-фруктопираноза.

Галактоза. В природе галактоза встречается как в свободном виде, так и в составе сложных сахаров, например в составе молочного сахара (лактоза), из которого ее получают гидролизом. Обычно галактоза имеет форму правовращающего a-D-(+)-галактопиранозида, кристаллы с т.пл. 167⁰С, [a]_D= +150,7⁰. При окислении азотной кислотой галактоза превращается в слизевую кислоту (т.пл. 213⁰С). Эта реакция является качественным и количественным способом определения галактозы.

a-D-(+)-галактопираноза D-(+)-галактоза слизевая

кислота

Ксилоза. Среди пентоз ксилоза имеет наибольшее значение. В природе распространена D-(+)-ксилоза, так называемый древесный сахар. Ксилоза является составной частью полисахаридов ксиланов, содержащихся в древесине, соломе, отрубях, шелухе подсолнечника и др., из которых она может быть получена кислотным гидролизом. Кристаллическая ксилоза существует в виде a-D-(+)-ксилопиранозы (т.пл. 145⁰С, [a]_D= +93,6⁰) и b-D-(-)-ксилопиранозы (т.пл. 143⁰С, [a]_D= -79,3⁰), которые в водном растворе вследствие мутаротации образуют равновесную смесь a-D- и b-D-ксилоз с удельным углом вращения плоскости поляризованного света [a]_D= -18,8⁰.

ксилан a-D-ксилоза b-D-ксилоза карбониль-

ная форма

Ксилоза легко усваивается организмами животных, ее сладость составляет 0,4 сладости сахарозы.

Рибоза. Рибоза входит в состав жизненно важных природных полимеров – нуклеиновых кислот, из которых она может быть получена гидролизом. Рибоза содержится также в некоторых коферментах, гликозидах и антибиотиках. b-D-(-)-рибофураноза легко растворима в воде, имеет следующую структуру:

Дезоксирибоза. Дезоксирибоза представляет собой пентозу общей формулы С₅Н₁₀О₄. Дезоксирибоза является обязательной частью молекулы ДНК, играющей важную роль в биосинтезе белков и передаче наследственной информации. Структурная формула 2-дезокси-b-D-рибофуранозы имеет следующий вид:

Тест по теме: "Моносахариды"

1.	а) глюкоза б) фруктоза в) трегалоза	Какое из этих соединений является альдегидоспиртом?
2.	а) галактоза б) манноза в) фруктоза	Какое из этих соединений является кетозой?
3.	а) глюкоза б) крахмал в) фруктоза	Какое из этих соединений вступает в реакцию "серебряного зеркала"?
4.	а) манноза б) глюкоза в) ксилоза	Какой из этих моносахаридов подвергается брожению?
5.	а) фруктоза б) ксилоза в) глюкоза	Какой из этих моносахаридов образует при восстановлении два шестиатомных спирта?

Дата добавления: 2015-07-13