Дисахариди, їх будова і властивості

Дисахаридами називаються такі вуглеводи, які складаються з двох залишків моносахаридів. Молекула дисахариду приєднує молекулу води, утворює дві молекули моносахаридів.

Найпростішими природними дисахаридами є солодовий цукор, або мальтоза, целобіоза і буряковий, або тростинний цукор (сахароза). Всі ці дисахариди мають однакову формулу С₁₂Н₂₂О₁₁.

Склад дисахаридів легко з'ясувати, якщо провести гідроліз. Так, сахароза гідролізується на Д-глюкозу та Д-фруктозу.

сахароза Д-глюкоза Д-фруктоза

Мальтоза і целобіоза при гідролізі дають 2 молекули Д-глюкози:

Д-глюкоза

Дисахариди утворюються з двох молекул моносахаридів за рахунок відщеплення молекули води:

2 С₆Н₁₂О₆→С₁₂Н₂₂О₁₁+Н₂О.

В утворенні зв'язку між молекулами моносахаридів приймають участь від однієї молекули обов'язково глікозидний гідроксил (напівацетальний), а від другої молекули – або спиртовий гідроксил (глюкозний), або глікозидний. В залежності від того, за рахунок яких гідроксилів утворюється вода і здійснюється зв'язок залишків моносахаридів, дисахариди поділяються за характером зв'язків на глікозид-глікози та глікозид-глікозиди, а за властивостями – на відновлюючі та невідновлюючі.

Якщо у творенні дисахариду приймає участь глікозидний і спиртовий (глюкозний) гідроксили, тобто залишки моносахаридів з'єднуються глікозид-глікозним зв'язком, утворюється відновлюючий дисахарид (наприклад, мальтоза і целобіоза).

Мальтозу утворюють 2 молекули Д-глюкози в α-піронозній формі:

В другому моносахаридному залишку молекули мальтози залишається вільна напівацетальна гідроксильна група і в розчинах вона може таутомерно переходити в оксикарбонільну форму. Таким чином, мальтоза проявляє таутомерію і а водних розчинах існує в двох таутомерних формах.

В оксикарбонільній формі мальтоза дає всі реакції за рахунок альдегідної групи. При дії окислювачів альдегідна група мальтози окислюється до карбонільної, при цьому утворюється мальтобіонова кислота. Тому мальтоза відновлює іони Cu²⁺ (рідина Фелінга) і іони Ag⁺ (реакція срібного дзеркала), тому такі дисахариди називають відновлюючими дисахаридами.

Будову мальтози можна відобразити формулою Хеуорса:

Целобіоза також складається з двох молекул Д-глюкози, але на відміну від мальтози Д-глюкоза знаходиться в β-піранозній формі:

Якщо в утворенні дисахариду беруть участь обидва глікозидних гідроксили, то два залишки об'єднуються глікозид-глікозидним зв'язком і утворюється невідновлюючий дисахарид (наприклад, сахароза).

Сахароза складається з молекули Д-глюкози в α-піранозній формі і молекули Д-фруктози в β-фуранозній формі:

α-Д-глюкопіраноза β-Д-фроктофураноза сахароза

Сахароза не має вільного напівацетального (глікозидного) гідроксилу і тому вона не може переходити в відкриту оксикарбонільну форму, а значить не відновлює іони Cu²⁺ і іони Ag⁺. В розчинах невідновлюючих дисахаридів відсутнє явище таутомерії.

Формула Хеуорса для сахарози має вигляд:

При гідролізі сахарози її право обертаючий розчин стає лівообертаючим.

Це оптичне явище (зміна напряму обертання) називається інверсією.

Причина інверсії в тому, що кут обертання сахарози α = +66,5⁰, а при її гідролізі утворюється суміш рівних кількостей Д-глюкози і Д-фруктози, які мають кути обертання α = +52,5⁰ і α = -93⁰. Після алгебраїчного складення кутів обертання цих моносахаридів розчин гідролізованого тростинного цукру має ліве обертання α = -40,5⁰. Це можна передати схемою:

α = +66,5⁰ α = 52,5⁰ α = -93⁰

α = -40,5⁰

Гідроліз сахарози відбувається при нагріванні з мінеральними кислотами або під дією ферментів. Суміш рівних кількостей глюкози і фруктози, що утворилася при гідролізі, називають інвертним цукром.

В харчовій промисловості сахарозу отримують із цукрової тростини, яка має 14-26% сахарози або з буряка цукрового, який містить 16-20% сахарози.

Дата добавления: 2014-01-07