11. Содержательный модуль 5 природные соединения Занятие № 29

12. Углеводы. Моносахариды актуальность темы

Углеводы составляют основную массу органических веществ нашей планеты. К углеводам относятся моносахариды, дисахариды и полисахариды. Моносахариды являются исходным материалом для биосинтеза многих соединений живых организмов. Например, глюкоза входят в состав почти всех известных сложных углеводов, она является обязательным компонентом крови и тканей, а также непосредственным источником энергии для биохимических реакций. Важное биологическое значение углеводов предопределяет широкое использование этих соединений в медицине в качестве лекарственных средств. Так, глюкоза используется при заболеваниях сердца, при лечении шока, коллапса, как наполнитель при изготовлении других лекарств (сиропов).

В зависимости от строения углеводы имеют разные химические свойства. Изучение этих свойств дает возможность познать те химические превращения, происходящие с моносахаридами при применении их в качестве лекарственных средств, cпрогнозуваты изменения, которые происходят при хранении лекарств, понять взаимосвязь между их химическому строению и действию на организм, исследовать новые методы синтеза лекарственных веществ .

Цели обучения

Общая цель: Уметь интерпретировать строение и химические свойства моносахаридов для дальнейшего изучения их медико-биологических и фармацевтических функций.

Конкретные цели.

Уметь:

1. Интерпретировать строение моносахаридов.

2. Образовывать таутомерные формы моносахаридов.

3. Составлять схемы синтеза моносахаридов.

4. Составлять уравнения реакций, подтверждающих химические свойства моносахаридов.

Содержание обучения

1.Основные теоретические вопросы:

1. Классификация, строение (альдо-, кето пентозы и гексозы) и номенклатура.

2. Образование изомеров (стереоизомерия, D- и D- стереохимические ряды, цикло-оксо- таутомерия; фуранозы и пиранозы, - и β- аномеры, мутаротации).

3. Химические свойства моносахаридов:

   1. Реакции с участием открытых форм (восстановление, окисление, епимеризация, образования озазонив).Реакции с участием открытых форм (восстановление, окисление, епимеризация, образования озазону).

   2. Реакции с участием циклических форм (образование гликозидов, алкилирования и ацилирования, образования сложных и простых эфиров.

4. Идентификация моносахаридов (взаимодействие с реактивами Толленса, Фелинга и Троммера, добыча озазонив проба Молиша, реакция Селиванова на кетозы, реакция Биал на пентозы).

2. Основные термины и их определения

Углеводы - это поле гидрокси карбонильные соединения, имеющие общую формулу C_n(H₂O)_m.

Моносахариды -это соединения, содержащие от трех до десяти атомов углерода. Их называют также моноз или простыми углеводами. они не подвергаются гидролизу, то есть не распадаются на более простые сахара. Классифицируют моносахариды за наличием функциональных групп и количеством атомов углерода в составе молекулы.

Классификация углеводов
1. По типу карбонильной группы	Альдози (содерж альдегидную группу)
	Кетозы (содерж кетонную группу)
2. По количеству С-атомов	Триозы (3 С)
	Тетрозы (4 С)
	Пентозы (5 С)
	Гексозы (6 С)
	Высшие сахара (> 6 С)
3. По типу карбонильной группы и по количеству С-атомов	Альдопентозы (-СНО + 5С)
	Альдогексозы (-СНО + 6С) (-СRО + 5С)
	Кетопентозы (или пентулозы)
	Кетогексозы (-СRО + 6С
4. По функциональным группам	Нейтральные (>С=О + -ОН)
	Кислые (>С=О + -ОН + СООН)
	Дезоксисахара (>С=О + -Н (вместо-ОН))
	Аминосахара (>С=О + -ОН + NH2)

Наличие асимметричных атомов в молекуле моносахаридов обусловливает оптическую изомерию моносахаридов. Энантиомера - зеркальные изомеры моносахаридов. Диастереомеры - это пространственные изомеры моносахаридов, отличаются конфигурацией одного или нескольких атомов углерода и не являются зеркальными изомерами. Эпимеры - это диастереоизомеры, отличающихся конфигурацией одного атома углерода. Если в альдогексози есть 4 асимметричных углеродных атомов, то возможно существование 24 = 16 стереоизомерных альдогексоз, среди которых есть 8 пар зеркальных стереоизомеривю

Молекулы моносахаридов содержат несколько центров хиральности (С *) и принадлежат к соединениям L- или D-ряда. Относительная конфигурация моносахаридов определяется по конфигурационном стандарта - глицеринового альдегида.

Моносахариды относятся к D-ряду, если ОН-группа при нижнем хиральных атоме углерода обстоит дело и к L-ряду, если ОН группа стоит слева.

Открытые (незамкнутые) формы моносахаридов изображаются в виде проекционных формул Колли-Толленса. Для циклических форм моносахаридов приняты перспективные формулы Хеуорса, в которых циклы изображены в виде плоских многоугольников, размещенных перпендикулярно плоскости рисунка. Циклические формы бывают пятичленные (фуранозных) и шестичленные (пиранозного). По химической природе циклические формы моносахаридов является полуацеталя. Они образуются за счет взаимодействия между карбонильной и гидроксильной группами моносахарида. В циклической форме возникает новый центр хиральности, а также новый гидроксил - напивацетальний. Это приводит к образованию еще пару изомеров, которые называются - и β- аномерамы. -Аномером называют аномер, который имеет одинаковую конфигурацию у С1 и у последнего асимметричного атома, определяет принадлежность к D- или L-ряду, а β-аномером - аномер, который имеет противоположные конфигурации у этих атомов.

Рассмотрим это на примере глюкозы:

Цикло-оксо-таутомерия - динамическое равновесие в водном растворе между различными таутомерными формами моносахарида - открытой,  и β-пиранознимы и  и β-фуранозныхими.

Мутаротации - это изменение величины оптического вращения растворов оптически активных соединений.

Епимеризация - взаимопревращения моносахаридов под действием щелочей.

Гликозиды - это циклические ацетали, которые образуются в результате взаимодействия напивацетального гидроксила со спиртами или фенолами.

Одноосновные карбоновые кислоты, образующиеся при окислении альдегидной группы альдоз, называют альдоновимы кислотами, а продукты окисления первичной спиртовой группы альдоз - альдуроновимы кислотами. В результате окисления альдегидной и первичной спиртовой группы альдоз образуются дикарбоновые кислоты - Альдар кислоты.