Загальна характеристика дисахаридів
Дисахариди являють собою ангідриди двох молекул моносахаридів. Загальна хімічна формула дисахаридів — С12Н22О11. Молекула складається з двох залишків моносахаридів. Зв'язок може утворюватись між будь-якими гідроксильними групами моносахаридів в різних комбінаціях, також можливі два просторові ізомерні варіанти (альфа- чи бета-). Таким чином, навіть одна й та ж пара моносахаридів може давати декілька дисахаридів-ізомерів з різними фізичними та хімічними властивостями.
Усі вони побудовані за типом глюкозидів: водневий атом глюкозидного гідроксилу однієї молекули моносахариду заміщений залишком другої молекули того ж самого або іншого моносахариду. Під дією кислот або ферментів дисахариди легко гідролізуються:
Класифікація дисахаридів. У залежності від того, які гідроксили беруть участь в утворенні глюкозидного зв’язку, дисахариди поділяють на дві групи: з відновними (І типу або мальтозного) і невідновними (ІІ типу або трегалозного) властивостями.
Якщо в утворенні ангідриду, наприклад у мальтозі, бере участь глікозидний гідроксил одного моносахариду і один із спиртових гідроксилів другого моносахариду, то в дисахариді залишається вільним другий напівацетальний гідроксил і такий дисахарид має відновні властивості. Оскільки він може існувати у двох таутомерних формах – циклічній та альдегідній. Такі дисахариди подібні за хімічними властивостями до моносахаридів. Вони відновлюють метали з їх оксидів (відновлення фелінгової рідини, гідроксиду міді (ІІ), оксиду срібла).
Дисахариди, утворені за рахунок глікозидних гідроксилів обох молекул моносахаридів, не мають глікозидного гідроксилу і існують тільки у циклічній формі, тому не можуть ізомеризуватися в альдегідну. Тому вони не відновлюють метали з їх оксидів. Такі дисахариди називають невідновлюючими.
Для дисахаридів І типу зберігається можливість кільчасто-ланцюгової таутомерії і здатність до мутаротації:
Для невідновлювальних дисахаридів ці явища не характерні.
Номенклатура. Найчастіше для дисахаридів використовують тривіальні назви. Наприклад, молочний цукор (лактоза), буряковий або тростинний цукор (сахароза), солодовий цукор (мальтоза), грибний цукор (трегалоза) тощо. Іноді називають за номенклатурою IUPAC. При цьому вказують моносахариди, які входять до складу дисахариду і як вони зв’язані. Для відновлюючих дисахаридів, назва починається з невідновлюючої ланки, яку розглядають як замісник у відновлюючій. Ланка відновлюючого моносахариду складає корінне слово. Між назвами моносахаридних ланок ставлять в дужках цифри, які вказують на номери атомів карбону цих ланок, зв'язаних через оксиген. Цифри з'єднують комами або стрілкою, спрямованою від карбонового атома, який є глікозидним центром. Таким чином, назва мальтози відповідно до номенклатури буде α-D-глюкопіранозил[1→4]-D-глюкопіраноза, а лактози – β-D-галактопіранозил[1→4]-D-глюкопіраноза.
У разі невідновлюючих дисахаридів назва одного з мономерних моносахаридів входить в загальну назву з суфіксом "ил", а іншого - з суфіксом "ид".
Якщо до складу дисахариду входять два однакових залишки моносахаридів, то не має значення, який з них буде названий першим. Прикладом такого дисахариду є трегалоза, систематична назва якої буде α-D-глюкопіранозил-α-D-глюкопіранозид. Якщо ж до складу дисахариду входять залишки двох різних моносахаридів, то починати назву можна з будь-якого з них. В цьому випадку традиційна назва сахарози буде α-D-глюкопіранозил-β-D-фруктофуранозид (але не β-D-фруктофуранозил-α-D-глюкопіранозид).
7. Фізичні властивості дисахаридів. Дисахариди – типові цукроподібні речовини. Це здебільшого кристалічні речовини, добре розчинні у воді, оптично активні, мають високі температури плавлення і як правило з розщепленням, солодкі на смак.
Хімічні властивості дисахаридів. Дисахариди вступають в більшість реакцій, характерних для моносахаридів: утворюють прості і складні ефіри, глікозиди, похідні по карбонільній групі. Відновлюючи дисахариди окислюються до глікобіонових кислот. Глікозидний зв'язок в дисахаридах розщеплюється під дією водних розчинів кислот і ферментів. В розведених розчинах лугів дисахариди стійкі. Ферменти діють селективно, розщеплюючи тільки a- або тільки b-глікозидний зв'язок.
1. Гідроліз. Гідроліз дисахаридів протікає досить легко у зв'язку з тим, що зв'язок між моносахаридними ланками ацетальний.
2. Окиснення. Як вже зазначалося раніше, для відновлюючих дисахаридів як окиснювачі можна використовувати реактив Толленса, Фелінга, бром та інші речовини, що окиснюють альдегіди:
3. Послідовність реакцій - окислення, метилування, гідроліз, дозволяє встановити будову дисахариду:
Окислення дає можливість визначити, залишок якого моносахариду знаходиться на відновлюючому кінці.
Метилювання і гідроліз дають інформацію про положення глікозидного зв'язку та розміри циклу моносахаридних ланок.
Конфігурація глікозидного зв'язку (a- або b-) може бути визначена за допомогою ферментативного гідролізу.