Углеводы. Моносахариды. Химическое строение. Физико-химические свойства. Отдельные представители.
Моносахариды. Химическое строение: Моносахариды –это органические гетерофункциональные соединения, содержащие одновременно несколько гидроксильных и карбонильную группы. По числу атомов углерода в молекуле моносахариды делятся на триозы, тетрозы, пентозы, гексозы и т.д. У моносахаридов имеется несколько видов изомерии и таутомерии.
Начиная с тетроз моносахариды способны образовывать циклические формы : полуацетали или полукетали, которые образуются в результате внутримолекулярной ацетализации гидроксигруппы и карбонильной группы. В результате этого взаимодействия образуется либо 5-членный цикл, содержащий фурановое кольцо (такие соединения называют фуранозами), либо 6-членный цикл, содержащий пирановое кольцо (они носят название пиранозы).
Структурная изомерия: Карбонильная группа может присутствовать в виде альдегидной или кетогруппы, а также учавствовать в образовании циклических таутомеров.
В зависимости от расположения ОН-группы у полуацетального атома углерода в циклической молекуле, различают два циклических таутомера, способные переходить друг в друга (α и β).
Пространственная изомерия: Различное взаимное расположение в пространстве ОН-групп и атомов водорода обуславливает существование у моносахаридов пространственных изомеров, называемых диастереоизомерами.
Оптическая изомерия: Каждый диастереоизомер может существовать в виде двух оптических изомеров (D и L-энантиомеры). Природные углероды находятся обычно в форме D-энантиомеров.
Физико-химические свойства: Моносахариды –легкорастворимые в воде твердые кристаллические бесцветные вещества. Имеют сладкий вкус. Их водные растворы имеют нейтральный рН.
Кислотно-основные свойства: У моносахаридов выражены слабо. У их производных (сложных эфиров фосфорной и серной кислоты) выражены кислотные свойства.
Хелатирующие свойства характерны как для самих моносахаридов, так и для их производных. За счёт комплексообразования моносахариды могут учавствовать в поддержании-металло-лигандного баланса в организме.
Окислительно-восстановительные: в мягких условиях в нейтральной или слабокислой среде окисление моносахаридов приводит к образованию соответствующих гидроксикислот.
В жестких условиях вместе с алдегидной группой окисляется и гидроксильная группа, находящаяся в конце цепи.
Все альдозы способны, окисляясь в щелочной среде восстанавливать ионы Ag+, Cu+, Bi+ и др. Применяется для качественного определения моносахаридов.
Реакция Троммера: (голубой осадок --- > красный осадок)
Реакция Толленса: («серебряное зеркало»)
Отдельные представители: В природе широко распространены гексозы (D-глюкоза, D-галактоза, D-манноза, D-фруктоза) и пентозы (D-ксилоза, D-арабиноза, D-рибоза). Моносахариды редко в природе встречаются в своб. состоянии. Они входят в виде остатков в состав многочисл. гликозидов: олиго- и полисахаридов, более сложных биополимеров-гликопротеинов, гликолипидов, нуклеиновых кислот и др.