Тема 11: моносахариды.

Значение темы: Изучение химического строения и основных свойств моносахаридов и их биологически важных производных является основой для понимания их биологической роли как участников метаболических процессов в организме, а также как структурных элементов ди- и полисахаридов, протеогликанов, гликопротеинов, нуклеиновых кислот и других биоло­гически активных соединений.

Цель занятия:

- Сформировать знания принципов стереохимического строения, цикло-оксо-таутомерии, биологически важных свойств моносахаридов, а также приобрести навыки проведения реакций на обнаружение глюкозы и фруктозы в биологических жидкостях.

Методические рекомендации по самостоятельной

аудиторной работе студентов

Необходимый исходный уровень знаний

-энантиомеры, дистереомеры

-относительная конфигурация, L и D стереохимические ряды

-механизм реакции нуклеофильного присоединения в карбонильных соединениях

-строение полуацеталей и ацеталей

-окисление и восстановление спиртов, альдегидов и кетонов.

Изучите теоретический блок

1. Классификация моносахаридов:

а) по характеру карбонильной группы;

б) по длине углеродной цепи.

2. Стереоизомерия моносахаридов. D- и L- стереоизомеры.

3. Открытые и циклические формы моносахаридов. - и -аномеры. Проекционные формулы Фишера и циклические формулы Хеуорса. Цикло-оксо-таутомерия. Мутаротация.

4. Строение и биологическая роль производных моносахаридов (дезокси-, аминопроизвод­ные, аскорбиновая кислота).

5. Химические свойства:

а) образование гликозидов;

б) алкилирование и ацилирование;

в) окисление и восстановление.

Выполните письменно

1. Напишите D- и L-стереоизомеры. По какому признаку их относят к D- и L-ряду:

а) рибозы;

б) глюкозы;

в) фруктозы.

2. Напишите строение - и -аномеров D- маннопиранозы;

3. Изобразите схему цикло-оксо-таутомерных превращений для D-глюкозы;

4. Напишите образование D-фруктозо-6-фосфата при помощи формул Фишера и Хеуорса.

5. Изобразите с помощью формул Хеуорса:

а)  - D - фруктофуранозы;

б) 2-дезокси --D-рибофуранозы;

в) глюкозо-1-фосфата;

г) фруктозо-1,6-дифосфата;

д) D - галактуроновой кислоты;

е) N-ацетил -  -D-глюкозамина.

6. Напишите реакцию:

а) ацилирования  - D- глюкопиранозы;

б) алкилирования  - D - рибофуранозы;

в) окисления рибозы, назовите полученные продукты в различных условиях окисления;

г) восстановления галактозы;

д) получения этил--D-маннопиранозида;

е) окисления аскорбиновой кислоты;

ж) взаимного превращения с указанием промежуточного соединения:

D - манноза ↔ D - фруктоза;

7. Напишите цепочку превращений:

C₂H₅OH

HCl

окисление

H₂O,H⁺

гидролиз

декарбоксилир-е

А

В

С

Д

 -D-глюкопираноза

Лабораторная работа:

Опыт №1 Доказательство наличия гидроксильных групп в глюкозе.

Ход работы: В пробирку поместите 6 капель 10% - раствора гидроксида натрия, добавьте 1 каплю 2% - раствора сульфата меди (II) и 1 каплю 0,5% - раствора глюкозы. Образовавшийся первоначально осадок быстро растворяется, и образуется раствор синего цвета. Полученный раствор сохраните для опыта 2.

В выводе отметьте:

-какие структурные фрагменты, содержащиеся в молекуле глюкозы, обнаруживаются реакцией с гидроксидом меди (II)?

-напишите уравнение реакции

Опыт №2 Восстановление гидроксида меди (II) глюкозой в щелочной среде.

Эта реакция носит название пробы Троммера и используется для обнаружения глюкозы в моче.

Ход работы: К полученному в опыте 1 раствору добавьте несколько капель воды, чтобы столбик жидкости в пробирке составил 2 см. Нагрейте ее над пламенем горелки до начала кипения так, чтобы нагревалась только верхняя часть, а нижняя оставалась для контроля. Появляется желто-красное окрашивание.

В выводе отметьте:

- чем объясняется наличие восстанавливающих свойств у глюкозы?

-напишите уравнение реакции.

Опыт №3 Реакция Селиванова на фруктозу.

Ход работы: В пробирку поместите 1 - 2 кристалла резорцина, 2 капли концентрированной соляной кислоты и 2 капли 0,5% - раствора фруктозы. Нагрейте до начала кипения. Появля­ется красное окрашивание.

В выводе отметьте:

-напишите реакцию образования гидроксиметилфурфурола из фруктозы.