Углеводы

Углеводы – это соединения общей формулы C_n(H₂O)_m. Они делятся на простые углеводы, или монозы, которые являются полиоксиальдегидами (альдозами) и полиоксикетонами (кетозами), и сложные (дисахариды и полисахариды).

Моносахариды в твердом состоянии находятся в циклической форме, а в растворе – в виде трех таутомерных форм, за счет существования цикло-цепной таутомерии.

На долю линейной формы в случае глюкозы приходится менее 0,002%.

Глюкоза дает все типичные реакции альдегидов и спиртов.

Химические свойства моноз

В зависимости от типа реагента монозы вступают в реакции в линейной или циклической форме.

В состав сложных углеводов монозы входят только в циклической форме.

В зависимости от того, за счет каких гидроксилов происходит соединение двух моноз при образовании дисахаридов, различают восстанавливающие и невосстанавливающие сахара.

У восстанавливающего дисахарида в одной из циклических форм сохраняется гликозидный гидроксил, вследствие чего при растворении его в воде в результате цикло-цепной таутомерии появляется альдегидная группа, которая и дает реакцию серебряного зеркала.

У невосстанавливающего сахарида соединение двух моноз происходит за счет конденсации гликозидных гидроксилов. При растворении в воде таких дисахаридов цикло-цепная таутомерия отсутствует, поэтому такой дисахарид не может давать реакции по альдегидной группе. При гидролизе этих дисахаридов в кислых условиях происходит разрыв ацетальной связи. В образующихся монозах в результате цикло-цепной таутомерии появляется альдегидная группа, которую можно обнаружить с помощью реакции серебряного зеркала. Смесь глюкозы и фруктозы, которая образуется при гидролизе невосстанавливающего сахара – сахарозы, называется инвертированным сахаром, а сам процесс – инверсией сахарозы.

Пример решения задачи

Пример 1.

Напишите структурную формулу дисахарида, образованного двумя остатками α-глюкозы, которые связаны между собой 1,4-гликозидной связью. Напишите структурную формулу продукта взаимодействия этого дисахарида с метиловым спиртом в присутствии хлороводорода. Могут ли эти соединения вступать в peaкцию «серебряного зеркала»? Напишите уравнения необходимых реакций.

Решение:

Молекулы α-глюкозы могут образовывать между собой связи с участием 1-го и 4-го углеродных атомов:

Выделением обозначен гликозидный гидроксил, который может замещаться на группу –ОСН₃ при реакции с метанолом.

Благодаря наличию гликозидного гидроксила дисахарид α-глюкозы (мальтоза) может в водном растворе превращаться в линейную форму с альдегидной группой (подобно глюкозе), поэтому он дает реакцию серебряного зеркала (уравнение приведено в упрощенном виде):

NH₃

С₁₂Н₂₂О₁₁ + Аg₂О → С₁₂Н₂₂О₁₂ + 2Ag↓

Монометиловый эфир дисахарида α-глюкозы не содержит гликозидного гидроксила, поэтому он не может существовать в линейной форме и не вступает в реакцию серебряного зеркала.