14.1. Моносахариды (м/с)

Многочисленность моносахаридов обусловлена их различным пространственным строением. Обычные структурные формулы отражают только два аспекта структуры молекул – химическое и электронное их строение. Для показа пространственного строения используются специальные приемы. В случае углеводов это:

а) проекционные (плоские) формулы Э. Фишера (рис. 17);

б) перспективные (объемные) формулы У.Н. Хеуорса (рис. 18).

По химической структуре моносахариды являются или полиоксиальдегидами, или полиоксикетонами. По числу атомов углерода в молекуле моносахаридов наиболее распространены пентозы и гексозы.

По Фишеру структура моносахаридов показывается так: С-скелет молекулы изображается вертикальной чертой, в верхней ее части – карбонильная группа, в нижней – «хвостовая» группа СН₂ОН; атомы водорода и ОН-группы, связанные с промежуточными атомами углерода, показываются на концах поперечных линий (при этом промежуточные атомы С и атомы Н, с ними связанные, не изображаются):

(1) (1) (1) (1)

Н – С=О Н – С=О СН₂ОН Н – С =О Н – С =О

(2) (2)

ОН ОН =О ОН Н Н

(3) (3) (3)

ОН НО НО ОН Н ОН

(4) (4)

ОН ОН ОН ОН Н ОН

(5) (5) (5) (5)

ОН ОН ОН СН₂ОН СН₂ОН

(6) (6)

СН₂ОН СН₂ОН СН₂ОН (входит в РНК) (входит в ДНК)

Аллоза Глюкоза Фруктоза Рибоза Дезоксирибоза

(Альдогексозы) (Кетогексоза) (Альдопентозы)

Рис. 17. Формулы некоторых моносахаридов (по Э. Фишеру)

Фруктоза отличается от глюкозы и аллозы химическим строением; глюкоза и аллоза различаются пространственным строением (положением ОН-группы у С₍₃₎ – стереомеры).

Моносахариды – кристаллические вещества белого цвета, хорошо растворимые в воде, сладкие на вкус.

Следует еще раз подчеркнуть различие понятий «структура молекулы» и «структурная формула»: в структуре молекул м/с С-скелет «изломан» под валентными углами 109°28', а молекулы не являются «прямыми».

В водных растворах моносахариды могут существовать в двух структурных (изомерных) формах:

а) открытой;

б) циклической. Именно в циклической форме моносахариды входят в состав ди- и полисахаридов.

Для показа циклических структур обычно используются формулы Хеуорса: цикл изображается горизонтально, а атомы Н и ОН-группы располагаются над циклом или под его плоскостью (то, что у Фишера слева, у Хеуорса сверху). «Хвостовая» (С₍₆₎)-группа атомов СН₂ОН располагается над циклом (см. рис. 18 и 19).