IV . Общая реакция углеводов с (реакция Молиша)

Нафтол -1

Общим цветным тестом на гексозы и пентозы (в том числе и на все углеводы) является реакция Молиша – взаимодействие с серной кислотой и с образованием фиолетового хромофора.

Появление окраски объясняется действием серной кислоты, которая расщепляет молекулы углевода с образованием различных продуктов, в том числе фурфурола и его производных, которые вступают в реакцию конденсации, образуя окрашенные вещества.

При отсутствии углеводов фиолетовое кольцо не образуется, хотя жидкость может позеленеть или пожелтеть.

Экспериментальная часть

Цель работы: доказать строение альдоз и кетоз и провести качественные реакции.

Опыт 1. Доказательство наличия -ОН групп (или реакции с участием гидроксильных групп) в D-глюкозе (комплексообразующие свойства)

Методика. В пробирке смешивают 1 мл 0,5%-го раствора глюкозы / , 1 мл 10%-го раствора гидроксида натрия / и 2 капли 2% -го раствора сульфата меди (II) . Содержимое пробирки взбалтывают. Образующийся вначале бледно- голубой осадок гидроксида меди (II) быстро растворяется с образованием ярко-синего раствора.

*Аналогичные опыты проводят с раствором фруктозы.

*Полученные растворы сахаратов меди оставляют для следующего опыта.

Вопросы и задания.

1. Составьте уравнение реакции глюкозы с .

а)
б)2		+ …….

2. Какой структурный фрагмент в молекуле глюкозы обусловливает растворение осадка?

Опыт 2. Окисление моносахаридов или реакции с участием карбонильной группы-

а) Восстановление гидроксида меди (II) глюкозой (проба Троммера)

По одной и той же методике опыт проводят параллельно с глюкозой и фруктозой.

Методика. К раствору, полученному в предыдущем опыте, добавьте 0,5 мл воды и разделите раствор по двум пробиркам. Одну из них осторожно нагрейте (начиная с ее верхнего слоя) над пламенем горелки до кипения, но не кипятите. Цвет раствора меняется от синего до желто-оранжевого, и образуется осадок (сравните с пробиркой, которую не нагревали).

Вопросы и задания

1. Чем объясняется изменение окраски и появление осадка?

2. Напишите уравнение реакции окисления глюкозы с .

б) Восстановительные свойства глюкозы (реакция с реактивом Фелинга)

Реакция углеводов с реактивом Фелинга протекает быстрее, чем с гидроксидом меди (II), и дает более четкие результаты, так как кирпично-красный цвет осадка оксида меди (I) не маскируется образованием побочного продукта –черного осадка оксида меди (II).

Методика. В пробирку наливают 1.-2 мл 1% -го раствора глюкозы и приливают 1-2 мл реактива Фелинга, хорошо перемешивают и нагревают верхнюю часть реакционной смеси в пламени горелки до начала кипения. Наблюдают появление желтого осадка гидроксида меди (I), переходящего в кирпично-красный осадок оксида меди (I). По этой же методике проводят опыты по окислению фруктозы (или лактозы и сахарозы).

Вопросы и задания

1. Напишите соответствующие уравнения реакций.

2. Назовите компоненты реактива Фелинга.

Глюкоза (или лактоза) легко окисляются по альдегидным группам. Положительная реакция фруктозы обусловлена окислением продуктов ее изомеризации и деструкции в щелочной среде (сахароза в данных условиях не окисляется).

в) Восстановительные свойства глюкозы или фруктозы (реакция «серебряного зеркала, реактив Толленса)

Методика. В хорошо вымытую (с раствором щелочи) пробирку наливают 3 мл аммиачного раствора оксида серебра / / и добавляют 1.5 мл 1%-ного раствора глюкозы. Пробирку нагревают на водяной бане при температуре 70—80^оС (или слегка нагрейте пробирку над пламенем горелки), наблюдают выделение металлического серебра на стенках пробирки в виде блестящего слоя –«серебряного зеркала». Если пробирка была недостаточно чистой или во время нагревания пробирка сильно встряхивалась, серебро выпадает в виде черного осадка.

Вопросы и задания

1. Напишите схему реакции взаимодействия глюкозы с гидроксидом диамминосеребра.

2. Какие свойства проявляет глюкоза в данной реакции и за счет какой функциональной группы? Для каких классов органических соединений характерна эта реакция?

Опыт 4. Реакция Селиванова на фруктозу

Фруктоза- самый сладкий из моносахаридов – присутствует в плодах и фруктах, но особенно много ее (до 50%) в пчелином мёде.

D-фруктоза

Методика. В пробирку помещают крупинку сухого резорцина, 2 капли концентрированной соляной кислоты и 1 мл раствора фруктозы. Жидкость осторожно нагревают до начала кипения. Постепенно появляется красное окрашивание.

При длительном кипячении проводят данную реакцию с глюкозой (или сахарозой).

Вопросы и задания

1. Что образуется при взаимодействии реактива Селиванова с фруктозой ?

2. Можно ли данную реакцию использовать как качественную на кетозы ?

3. Почему при длительном кипячении возможно слабая положительная реакция с глюкозой и сахарозой?

Опыт 5. Общая реакция углеводов с (реакция Молиша)

Нафтол -1

Методика. В 4-е пробирки наливают по 1 мл воды и добавляют немного (0,1-0,2 г) исследуемого углевода: (1) глюкозы, 2) сахарозы, 3) крахмала, 4) целлюлозы – кусочек фильтровальной бумаги). Затем в каждую пробирку осторожно по стенке наливают по 1 мл концентрированной серной кислоты, тяжелый слой которой располагается внизу, а наверху будет находиться смесь раствора углевода с .На границе раздела двух фаз образуется- фиолетовое кольцо, указывающее на наличие углеводов в растворе.

Вопрос.

1. Какая качественная реакция является общей для всех углеводов и почему?

Дисахариды стр. 400- 405

Природные дисахариды (биозы) состоят из двух одинаковых или разных моносахаридных остатков и представляют собой О-гликозиды (полные ацетали), в которых один из моносахаридных остатков выполняет роль агликона.

Мальтоза, лактоза и целлобиоза относятся к восстанавливающим дисахаридам, поскольку у них имеется свободный полуацетальный гидроксил. Сахароза не обладает восстанавливающими свойствами, поскольку при ее образовании оба моносахарида участвуют своими полуацетальными гидроксилама и оксо-форма (открытая) не образуется. При гидролизе сахарозы образуется фруктоза, дающая качественную реакцию – реакцию Селиванова.

Номенклатура

В названии дисахарида «первая» молекула приобретает суффикс -озил, а у «второй» сохраняется суффикс -оза. Кроме того, в полном названии указываются конфигурации обоих аномерных атомов углерода.

Мальтоза

Мальтоза восстанавливает реактив Фелинга, растворы ее мутаротируют.

Растворы ее мутаротируют.

При гидролизе сахарозы происходит изменение угла вращения поляризованного света. Сахароза — правовращающий дисахарид (+66,5°), при гидролизе образуются фруктоза (-92°) и глюкоза (+52,5°). Разница между углом вращения поляризованного света сахарозы и ее гидролизата составляет 0°. Это явление называют инверсией сахара, а смесь глюкозы и фруктозы — инвертным сахаром. Природные инвертные сахара содержатся в мёде. Сладость сахарозы принята за 1,0, тогда фруктоза имеет сладость 1,73, глюкоза — 0,74, сорбит — 0,6, маннит — 0,4. Наиболее известный природный трисахарид — рафиноза, состоящая из остатков фруктозы, глюкозы и галактозы. Рафиноза в большом количестве со­держится в сахарной свекле. Олигосахариды растительных тканей более разнообразны по своему составу, чем олигосахариды животных тканей.

Изменение окраски осадка, наблюдаемое в процессе реакции, объясняется различной степенью окисления меди:

б) Восстановительные свойства глюкозы (реакция с реактивом Фелинга)

Уравнения реакций:

в) Восстановительные свойства глюкозы или фруктозы (реакция «серебряного зеркала, реактив Толленса)

Или

Углеводы (УГ)

1. Определение, биологическая роль

Термин «углеводы введен профессором Тартуского университета К. Шмидтом, в 1844 г.

Углеводы (сахара) – это обширный класс органических соединений, к котору относятся полиоксикарбонильные соединения и их производные.

В растениях УГ составляют до 80% сухой массы, а в животных организмах – не более 2% сухой массы.

2. Биологическая роль

3. Классификация углеводов

Углеводы подразделяют по способности к гидролизу (моносахариды не гидрализуются).

По физико-химическим свойствам углеводы делят на:

• нейтральные содержащие только гидроксильные и карбонильные группы;

• основные включающие кроме названных аминогруппу (аминосахара) – см ниже;

• кислые, ее держащие кроме гидроксильных и карбонильных групп карбоксильные группы.

4. Моносахариды (простые углеводы)

4.1. Моносахариды- гетерополифункциональные соединения, содержащие карбонильную и несколько гидроксильных групп. Общая молекулярная формула: (где n=3,4,5 и т.д).

4.2. Классификация. Классифицируют с учетом двух признаков:

• природы карбонильной группы открытой фор­мы: альдозы — полигидроксиальдегиды и кетозы — полигидроксикетоны.

• длины углеродной цепи (т.е. от числа атомов углерода в цепи): триозы (С-3), тетрозы (С-4), пентозы, гексозы, гептозы, октозы нонозы, декозы.

Полная классификация учитывает оба при­знака — длину углеродной цепи и характер карбонильной группы

4.3. Номенклатура. В основу международной номенклатуры сахаров положены тривиальные названия. Для альдоз характерно окончание или суффикс – оза (ксилоза, рибоза, глюкоза, и др. ), а для кетоз- улоза ( рибулоза, ксилулоза).

Производные моносахаридов

Например: