Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Наглядная химия. Углеводы (pdf)

.pdf
Скачиваний:
180
Добавлен:
14.06.2014
Размер:
186.65 Кб
Скачать

1

Особенности строения, реакционной способности и методы синтеза альдегидо– и кетоспиртов. Углеводы

а) -гидроксикарбонильные

OH O

R C C R'

H

б) -, -, -гидроксикарбонильные

в) дигидроксикарбонильные

OH OH

O

R C

C

C

H

H

H

 

 

 

г) фенолкарбонильные

O

C

R

 

 

OH

 

 

R'

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

C

 

 

 

C

 

 

C

 

R'''

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

R''

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH O

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

C

 

C

 

C

 

R'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

H

 

 

O

C

R

OH

HO OH

2

Углеводы

УГЛЕВОДЫ

Моносахариды

 

Олигосахариды

 

Полисахариды

 

 

 

 

 

Моносахариды

Классификация

• Моносахариды — это гетерофункциональные соединения, содержащие оксогруппу и несколько гидроксильных групп, т.е. полигидроксиальдегиды и полигидроксикетоны.

CH2

CH

CH

CH

C

O

 

альдопентоза

OH

OH

OH

OH

 

H

 

 

 

 

 

 

альдегидная

 

 

 

 

 

 

 

CH2

CH

CH

CH

CH

C

O

альдогексоза

OH OH OH OH OH

H

 

 

 

Оксогруппа

 

 

 

 

 

 

 

CH2

CH

CH

C

CH2

 

 

кетопентоза

OH OH OH O OH

 

 

 

кетонная

 

 

 

 

 

 

 

CH2

CH

CH

CH

C

CH2

 

кетогексоза

OH

OH

OH

OH

O

OH

 

 

Ы З О И Р Т

Т ТЕ ОР ЫЗ

Ы З О Т Н Е П

3

CHO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D-глицериновый альдегид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CHO

 

 

 

 

 

 

 

 

CHO

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

HO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2OH

 

 

 

D-эритроза

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D-треоза

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CHO

 

 

 

 

 

CHO

 

 

 

CHO

 

 

 

 

 

 

 

 

CHO

 

 

OH

 

 

 

HO

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

HO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

OH

HO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2OH

 

 

 

 

 

 

CH2OH

 

 

 

CH2OH

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2OH

D-рибоза

 

 

 

 

D-арабиноза

 

 

D-ксилоза

 

 

 

 

 

D-ликсоза

Ы З О С К Е Г

 

CHO

 

 

 

CHO

 

 

 

CHO

 

 

 

CHO

 

 

 

CHO

 

CHO

 

 

CHO

 

 

CHO

 

 

OH

HO

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

HO

 

 

 

 

 

 

 

 

OH HO

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

HO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

OH

HO

 

 

 

 

HO

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

OH

HO

 

 

 

 

HO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

OH

HO

 

 

 

HO

 

 

 

 

HO

 

 

 

 

HO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

OH

 

 

 

OH

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2OH

 

 

 

CH2OH

 

 

 

CH OH

 

 

 

CH OH

 

 

 

CH2OH

 

CH OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D-аллоза

 

D-альтроза

 

D-глюкоза

 

 

D-манноза

 

 

D-гулоза

D-идоза

 

D-галактоза

 

D-талоза

Стереоизомерия

 

 

 

CH

 

 

O

 

 

 

 

 

CH2OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

O

 

 

 

 

 

Центр хиральности,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

определяющий

 

 

 

 

CHOH

 

 

 

CHOH

принадлежность к

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

стереохимическому

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CHOH

ряду

 

 

 

 

CHOH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HO

 

C

 

 

H

 

 

 

H

 

C

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2OH

L-Альдопентоза

D-Кетогексоза

CHO

H OH

HO H

H OH

H OH

CH2OH

D-(+)-глюкоза

Циклические формы

4

CHO

HO H

H OH

HO H

HO H

CH2OH

L-(-)-глюкоза

δ +

O

OH

C

C

 

H

H

OH

O

полуацетальный (гликозидный

гидроксил)

гидроксиальдегид

циклический полуацеталь

5

Гликозидный (полуацетальный) гидроксил

Аномерный центр

HO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

OH

 

 

C

 

H

 

 

 

 

CHO

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

OH

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HO

 

 

 

 

 

H

 

 

HO

 

 

H

 

HO

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

OH

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

OH

 

H

 

 

OH

 

H

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2OH

 

 

 

 

CH2OH

 

 

CH OH

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

β -D-глюкофураноза

 

D-Глюкоза

 

α -D-глюкофураноза

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(открытая форма)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Формулы Хеуорса

O

O

Фуранозный цикл

Пиранозный цикл

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2OH

 

 

H

1C

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

5

O

H

 

 

 

 

H

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH O

 

 

 

4

H

H

1

 

 

 

 

 

 

 

HO

3

 

 

 

H

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

OH

H

 

 

 

OH

 

 

 

 

3

2

5

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

CH2OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

α -D-Глюкопираноза

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

CH2OH

 

 

 

 

HO

 

1C

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

OH

H

2

 

 

OH

 

 

 

 

HOCH

 

O

 

 

 

 

O

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

OH

H

 

 

HO

 

 

H

 

 

 

 

4

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

2

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

OH

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

β -D-глюкофураноза

 

 

 

 

 

 

 

 

7

H

 

 

H

 

CH2OH H O

 

CH2OH H O

HO

 

OH

HO

 

HO

 

HO

H

H

OH

 

H

OH

H

H

 

H

OH

-Аномер

-Аномер

Конформации кресла D-глюкопиранозы

Таутомерия

Мутаротация

CH2OH

HOCH O OH

OH H

H

H

H OH

β -D-глюкофураноза

CH2OH

HOCH O H

OH H

H

OH

H OH

 

 

CH2OH

 

 

 

H

O

 

 

 

 

 

H

H

 

 

OH

 

CHO

OH

 

 

 

 

H

OH

H

OH

HO

H

β -D-Глюкопираноза

H

OH

(64%)

 

 

 

H

OH

CH2OH

 

 

CH2OH

 

 

 

 

 

D-Глюкоза

H

O

(открытая форма)

 

 

 

H

H

 

 

OH

 

 

OH

 

 

 

H

OH

H

OH

H

OH

α -D-глюкофураноза

α -D-Глюкопираноза

 

(36%)

8

CH2OH

HO O

OH

OH

 

OH

D-галатопираноза (таутомерные формы)

Химические свойства

Реакции полуацетального гидроксила

Э. Фишер (1893)

 

CH2OH

 

CH2OH

 

 

O

+ CH3OH HCl (газ)

O

 

 

OH

OH

OCH3 + H2O

HO

OH

 

HO

 

 

OH

 

OH

 

 

α -D-глюкопираноза

 

метил-D-глюкопиранозид

 

 

 

(смесь α - и β -аномеров)

 

 

 

 

 

Гликозидная связь

CH2OH

 

CH2OH

 

HO

O

HO

O

OH

+ H2O H+

OH

OH + CH OH

 

 

 

3

 

OCH3

 

 

 

OH

 

OH

метил-α -D-галактопиранозид

D-галактопираноза

 

 

(смесь α - и β -аномеров)

9

Реакции спиртовых гидроксильных групп

CH2OH

O

OH

HO

OH

D-глюкопираноза

CH2OH

O

OH

HO

OH

D-глюкопираноза

 

 

CH2OCH3

 

 

 

O

 

OH

+ 5CH I BaO

OCH3

OCH

3

 

3

CH3O

OCH3

метил-2,3,4,6-тетра-О-метил-D-глюкопиранозид

 

 

CH2OAc

 

 

 

O

 

OH

+ 5(CH CO) O

OCH3

OAc

3 2

-5CH3COOH

 

 

 

 

 

 

AcO

 

 

 

OAc

 

 

 

пента-О-ацетил-D-глюкопираноза

 

O

Ac = CH3 C

Окисление

O

+ Ag(NH3)2+

 

O

R C

 

Ag + R C

 

H

 

 

OH

альдоза

Реактив

 

 

 

Толленса

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

O

+ Cu+2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

R C

 

 

 

 

 

Cu2O + R C

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

альдоза

 

Реактив

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фелинга

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CHO

 

 

 

 

 

 

COOH

 

 

 

 

 

 

 

COO-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

OH

 

 

 

H

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

H

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HO

 

 

 

 

H Br2, H2O HO

 

 

 

 

H

 

CaCO3

 

HO

 

 

 

 

H

Ca+2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

OH

 

 

 

H

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

H

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH OH

 

 

 

 

 

 

 

CH OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

Восстановление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CHO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2OH

 

 

 

 

 

 

CH2OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

OH

[H]

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

HO

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HO

 

 

 

 

H

 

 

 

HO

 

 

 

 

 

 

H

 

 

H

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

H

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH

 

 

 

 

 

 

CH2OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D-ксилоза

 

 

 

 

 

 

 

 

ксилит

 

 

 

 

D-глюцит (сорбит)