Химические свойства моносахаридов

Растворы моносахаридов имеют нейтральную реакцию на лак­мус. Моносахаридам свойственны реакции на карбонильную и спир­товую группы, а также реакции, обусловленные их взаимным вли­янием.

I. Реакции карбонильной группы

1. Окисление моносахаридов. При окислении альдогексоз в ней­тральной и кислой среде образуются одноосновные многоатомные оксикислоты. Обычно окисление ведут бромноватистой кислотой (НВгО) в присутствии мела, который нейтрализует образующуюся бромидную кислоту НВг.

Этим способом получают глюконовую кислоту в промышленности.

Фруктоза, как и все кетозы, в подобных условиях не окисляется.

При осторожном окислении в особых условиях может окисляться не альдегидная группа, а спиртовая, расположенная при послед­нем атоме Карбона моносахарида, превращаясь в альдегидную группу и далее — в карбоксильную. Так, например, галактоза при окислении дает галактуроновую кислоту.

При более энергичном окислении в кислой среде (например, нитратной кислотой) окисляются одновременно и альдегидная, и спир­товая группы, расположенные при последнем атоме Карбонаа. В результате такого окисления образуются двухосновные многоатомные оксикислоты. Например, глюкоза дает сахарную кислоту.

Окисление моносахаридов в щелочной среде, так же как и аль­дегидов, протекает при нагревании в присутствии аммиачного раст­вора оксида серебра Ag₂0 и гидроксида меди (II) Сu(ОН)₂. В этих условиях моносахариды проявляют себя как сильные восстанови­тели: оксид серебра восстанавливается до металлического серебра (реакция серебряного зеркала), а гидроксид меди (II) —до оксида меди (I) Сu₂0.

СН₂ОН-(СНОН)₄-СОН + Аg₂О → СН₂ОН-(СНОН)₄-СООН + 2Аg

глюконовая кислота

СН₂ОН-(СНОН)₄-СОН + 2Сu(ОН)₂ → СН₂ОН-(СНОН)₄-СООН + Сu₂О + 2Н₂О

Окисление оксидом серебра и гидроксидом меди (II) — качест­венные реакции на альдозы. Эти две реакции дают и кетозы (в отличие от кетонов), так как в щелочной среде кетозы изомеризуются в альдозы.

2. Восстановление моносахаридов. Все моносахариды (альдозы и кетозы), подобно альдегидам и кетонам, восстанавливаются с об­разованием спиртов (в случае гексоз — шестиатомных спиртов). Так, глюкоза при восстановлении дает спирт сорбит:

СН₂ОН-(СНОН)₄-СОН + Н₂ → СН₂ОН-(СНОН)₄-СН₂ОН

II. Реакции гидроксильных групп

Моносахариды дают все химические реакции, характерные для многоатомных спиртов. При взаимодействии с гидроксидами метал­лов они образуют сахараты. Например, глюкоза с гидроксидом меди (II) на холоду дает глюконат меди:

СН₂ОН-(СНОН)₄-СОН + Сu(ОН)₂→СН₂ОН-СНОСuОСН-(СНОН)₂-СОН + 2Н₂О

глюкоза глюконат меди

Моносахариды дают простые и сложные эстеры. Причем в реак­циях могут участвовать наиболее активный полуацетальный гидроксил (образование гликозидов) или все гидроксильные группы (реак­ции алкилирования и ацилирования)

1. Образование гликозидов. Гликозиды образуются замещением атома Гидрогена полуацетального гидроксила моносахарида на ради­кал. В общем виде образование гликозида можно представить сле­дующим образом:

Полуацетальный гидроксил называется гликозидным, а эфиры са­харов, образованные за счет этого гидроксила, — гликозидами_, несахарная часть гликозида называется агликоном, а остаток сахара — гликоном. Гликозиды глюкозы называются глюкозидами, гликозиды галактозы — галактозидами. В полном названии гликозидов учи­тывается название радикала и таутомерной формы моносахарида.

Гликозиды в отличие от простых эфиров подвергаются гидро­лизу под действием минеральных кислот. Многие гликозиды гидролизуются под действием ферментов. Гликозиды представляют собой кристаллические вещества, имеющие специфический аромат, горь­кий вкус, широко распространены в природе.

Природные гликозиды образуются разнообразными агликонами: кислотами, красителями. В составе пищевых продуктов встре­чаются следующие гликозиды.

Амигдалин — содержится в косточках вишни, слив, персиков, абрикосов, в семенах горького миндаля. При его гидролизе обра­зуются бензойный альдегид, глюкоза и свободная синильная кис­лота, которая является сильнейшим ядом, а поэтому длительное хра­нение вишневых настоек с косточками опасно.

Вакцинин — содержится в клюкве, бруснике. При гидролизе дает глюкозу и бензойную кислоту.

Синигрин — содержится в семенах горчицы. При гидролизе об­разуются глюкоза, горчичное масло и K.HS0₄.

Соланин С₄₅Н₇₃N0₁₅ содержится в позеленевших частях карто­феля. При гидролизе дает глюкозу и ядовитые вещества.

3. 

4. Р еакции алкилирования. При взаимодействии полуацеталь­ного гидроксила со спиртом образуются неполные эфиры (см. полу­чение гликозидов). При действии на моносахариды йодистых алкилов в присутствии гидроксида серебра образуются полные эфиры. Так, глюкоза с йодистым метилом дает полный эфир – пентаметилглюкозу. 4. Реакции ацилирования. В результате этих реакций образуются сложные эстеры. При взаимодействии глюкозы с уксусной кислотой получается пентаацетилглюкоза.

III. Брожение моносахаридов

Брожением называется процесс разложения моносахаридов под действием различных микроорганизмов, причем легче всего броже-. нию подвергается глюкоза.

В качестве сырья для получения моносахаридов используются крахмалсодержащие продукты (картофель, пшеница) или клетчатка. Наиболее важными видами брожения для пищевой промышленности являются: спиртовое, молочнокислое, маслянокислое и лимоннокис­лое. Все реакции брожения протекают ступенчато, через ряд проме­жуточных стадий. Приведем суммарные реакции каждого из видов брожения.