15.1.5. Химические свойства
Моносахариды вступают во многие реакции, характерные для спиртов и оксосоединений.
Реакции полуацетального гидроксила.
Моносахариды, имеющие преимущественно строение циклических полуацеталей, при взаимодействии со спиртами в присутствии кислотного катализатора в безводных условиях образуют полные ацетали. При этом в молекуле моносахарида на остаток спирта — алкоксигруппу OR — замещается только полуацетальный гидроксил, а не какой-либо другой. Полученные циклические ацетали называются гликозидами (суффикс -оза в названии моносахарида заменяется на -озид), а связь между атомом С-1 и группой OR - гликозидной. Независимо oт аномерной формы исходного моносахарида в итоге реакции образуется смесь α- и β-гликозидов. Этот метод получения гликозидов предложен Э. Фишером (1893).
Реакции спиртовых гидроксилъных групп.
Как многоатомные спирты моносахариды, подобно этиленгликолю и глицерину, способны растворять гидроксид меди(II). При этом образуется соединение синего цвета. Эта реакция может использоваться для обнаружения моносахаридов и гликозидов, в которых также содержатся гидроксильные группы у соседних атомов углерода.
Благодаря наличию гидроксильных групп моносахариды образую: простые и сложные эфиры. При взаимодействии с галоген алканами или диметилсульфатом (CH3)2S04 наряду со спиртовыми гидроксильными группами в реакцию вступает и полуацетальным гидроксил, в результате чего получается простой эфир гликозида
В реакции моносахаридов с избытком ацилирующего агента, например ангидрида уксусной кислоты, участвуют все гидроксильные группы и образуется сложный эфир моносахарида.
Окисление.
В зависимости от условий окисления моносахариды превращаются в различные продукты.
В щелочной среде моносахариды окисляются под воздействием таких мягких окислителей, как реактивы Толленса и Фелинга. Иными словами, моносахариды проявляют восстановительные свойства по отношению к катионам Ag+ и Сu2+. Сами моносахариды при этом расщепляются на более мелкие молекулы.
С реактивом Толленса осуществляется реакция «серебряного зеркала», которая характерна для альдегидов. Следовательно, в эту реакцию моносахариды вступают в своей открытой форме, содержащей оксогруппу.
С реактивом Фелинга моносахариды, подобно альдегидам, образуют оксид меди(1) СuО красно-оранжевого цвета. И в этом случае моносахарид реагирует в открытой форме за счет альдегидной группы.
Обе реакции используются для обнаружения моносахаридов, например глюкозы, в биологических жидкостях (кровь, моча). Гликозиды и другие производные углеводов, не содержащие полуацетального гидроксила, не могут переходить в открытую форму и поэтому не обладают восстанавливающей способностью и не дают реакций с указанными реактивами.
В нейтральной среде окисление альдегидной группы альдоз в карбоксильную группу осуществляют действием бромной воды. Спиртовые гидроксилы при этом не затрагиваются. Из D-глюкозы образуется D-глюконовая кислота, кальциевая соль которой, глюконат кальция, используется в медицине.
Восстановление.
Восстановление карбонильной группы моносахаридов в спиртовую приводит к многоатомным спиртам, называемым альдитами (или сахарными спиртами). Из доступного сырья —D-ксилозы — в промышленном масштабе получают ксилит, а из D-глюкозы — D-глюцит, известный больше под названием сорбит.
Ксилит и сорбит — сладкие на вкус кристаллические веществу, хорошо растворимые в воде, используются как заменители сахара при сахарном диабете. Сорбит является промежуточным продуктом в промышленном получении аскорбиновой кислоты (витамин С) из D-глюкозы.
