![](/user_photo/_userpic.png)
книги из ГПНТБ / Журавлева Л.Е. Углеводы учеб. пособие для студентов-заочников фак. естествознания пед. ин-тов
.pdf, _0 |
- |
20 |
- |
|
|
|
|
сл* |
|
Н -*<■ |
|
|
|
|
|||
14• Ч. |
|
|
|
|
Н - с 'Чіі__ |
|||
И - 'С- он |
|
н |
: о и ; ' |
|
.і |
|
||
|
|
н - с - ОН |
||||||
|
|
- л< |
|
|
|
|||
но- Ѵ:'- И |
|
но - *<: -н |
■ |
; |
|
н о ~ \ К н 0 |
||
1 |
|
|
|
|
|
1 |
||
fl•л |
|
и - :- о н • . |
1,1л |
|||||
Ч - -он |
|
|
Н - С |
ОН |
||||
Н — *с*-0’И |
|
И -'(:- и |
и ' |
|
L-1 |
|
||
|
|
Н --V*- - |
||||||
С н ас н |
|
|
t , |
|
|
' |
, I |
|
|
|
'-Или |
|
|
|
■ Ч ’м^н |
||
. -глюкоза |
|
|
|
|
|
никліг;еская полуаце- |
||
(карбонильная іорма) |
|
|
|
|
гзлыійл |
Іормо |
-глюкоза |
|
Образовавшийся полуаиеталь имеет G—тіт членное кольцо, |
||||||||
образованное 5-ю атомами |
углерода |
и |
одним атомом тсѵіслорода. |
|||||
Более наглядно циклическое строение глюкозы модет быть изоб |
||||||||
ражено так: |
|
И \ |
. о и |
|
|
|
|
|
И |
|
|
|
|
|
|
||
^ |
|
С |
|
|
|
|
|
|
\ |
|
э |
|
|
|
|
|
|
WO " |
С г |
|
\ чС /-ион |
|
|
|
||
Н - С ' . |
|
S Q ^ - С Нг ОН |
|
|
||||
м о х |
|
|
|
"" и |
|
|
|
Оря образовании подуацетальноВ форъ» атом углерода ,
входиввжй ранее в карбоикльңув группу, становятся асшяметричесюш. Свяваятее с ним атом водорода, ■ гидроксил f в слу чае альдоз ) ш іу» располагаться двояким образом: атом во дорода олова, гидроксил оправа в , наоборот, атом водорода
оправа,'гядрокоял слева» Таким образом» по карбонильной
формы одновременно возникает две диаотереоизомешах цикли
ческих полуацетальних формы:
![](/html/65386/283/html_EzPnTQXDhw.ruKt/htmlconvd-1L6k3922x1.jpg)
|
|
|
|
|
|
- 21 - |
|
|
|
|
|
|
|
Г |
|
|
о. |
Н-^ |
с |
^ О И |
|
|
|
|
|
|
х L / Н |
|
|
|||
|
Н |
- |
с1- о н |
|
1 |
н - |
1 |
|
|
|
|
и - с - .он |
с--он |
||||||||
|
НО- с- и ,— Н О — С - и |
- Н О - |
1 |
|
|
|||||
|
|
|
j |
{ |
|
|
с- |
|
||
|
|
|
|
н - |
1 |
“ Н о |
||||
|
Н - С- о н |
и - с - о н |
с |
- |
|
|||||
|
|
|
1 |
— |
н — с ~ он |
|
-он |
|||
|
0 С |
н - с- |
|
|||||||
|
|
|
си^он, |
|
|
I |
|
|
||
|
|
|
С И, О Н I |
|
СН.ОН |
|||||
ß |
- |
гдикооираноза |
|
карбонильная |
^с-'л) гліжопжрано&а |
|||||
|
|
|
ТГ |
форма ■•'£>- глюкозе |
|
I |
|
|||
|
|
|
|
Э?в формы отличаются ш ь положением полуацетальвохчс |
||||||
|
|
|
гидроксида в назеваются аномегаыи (от |
греч. "ано" - вверху), |
||||||
|
|
|
т.к» |
в проекционных формулах Фишера атом водорода в иолуаце- |
||||||
|
|
|
тальннй гидроксил каходятск у первого |
(верхнего) атома угле |
||||||
|
|
рода. Для различия |
аномеров применяют условные обозначения еш- |
|||||||
|
|
|
( ^ ) |
в бета |
( ß ) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В проекционной формуле с/~ - авомера подуацетальный |
||||||
|
|
гидроксид и атом водорода у предпоследнего атома углерода |
||||||||
|
|
расположена |
по разные стороны от углеродно! цепи. В ß* |
-якс~ |
||||||
|
|
мера они расположены по одну сторону |
(В) |
|
|
|
||||
|
|
И |
у -0оНн |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т |
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
с |
|
|
|
|
|
|
|
|
<? |
О |
і |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
è |
1 |
| ж . |
|
|
|
|
Е Й |
|
И - f |
|
|
|
|
|||
|
|
|
сньон |
|
|
сңри |
||||
|
|
|
CH.0U |
снгон |
|
|
||||
|
|
|
Ы- |
|
ft“ |
|
oi~ |
|
' |
P s f ' |
|
|
|
йномерч |
|
|
аном ер |
рдаг |
|||
|
|
|
п 'D- ряда |
|
диас тг.’ іеоиаомернн |
давотереожэойчрні» |
- 22 -
Необходимо заметить, что при замыкании цикла может /чествовать и гидроксил при четвертом углеродном атоме.В этом случае образуется пятмчлешшй циклический нодуацѳталь, содержаний в цикле 4 атома углерода и один атом кислорода. Такие циклы мало устойчивы. Еще в 20-х годах текущего столе тия английский уч*яый Іеуорс доказал, ^то устойчивые ф ор«
моносахаридов существуют только в виде шестичленного цикла. По его хе предложению моносахарида, содержащие шестичленннй
тетраглдропирановый (т. о. |
$ |
-окисный) |
цикл, |
стали называть |
|
пиранозами; |
мносахарнды с |
5-ти |
членым ( |
^ |
-окисным)тѳт- |
рагидрофурановым циклом - фураноэамн. Эти названия происходят от наименований кислородосодержапдах гетероциклических соеди
нений - пирана (с шестичленным кольцом) и фурана (с пятичлѳн-
ныы циклом), продукты гидрирования которых содержат те же цик
лы, |
что ж |
моносахариды: |
|
|
|
|
|
|
|
м \ |
/ |
и |
|
|
|
|
|
|
|
О |
|
|
С |
|
|
|
н- с |
|
с-и |
А |
-С / |
\ |
|
^ и |
|
|
н |
1 |
|
-с""м |
||||
|
|
|
гн> |
|
|
--н |
||
|
II |
|
II |
н-с |
|
с |
||
н- с |
|
.с-и |
|
|||||
А |
А |
А |
|
|
и |
|||
|
|
|
|
.и |
|
|
|
|
|
|
айран |
|
тетрагидропиран |
|
|
|
|
н |
|
|
с-н |
Н - |
И |
|
|
|
|
|
с |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
А |
н. |
|
|
|
|
л - |
с |
|
G-H |
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
фуран |
тетрагидрофуран |
|
|
|
- |
23 |
- |
|
|
|
На с т р .21 даны названия об - ß - аяомѳров |
-глюкозы. |
|||||||
Эти названия складываются из названия аяомѳра (об - |
или р |
|||||||
значка |
*Z) |
- или |
^ |
(принадлежность к ^ |
- |
или 3? - |
||
-раду), |
названия моносахарида и |
заканчиваются словами 'mrpa- |
||||||
ноза" или |
фурачоза": |
оС |
- |
5Ö -глюкопираноза, |
- ”2) |
|||
глюкопнраноза. |
° |
|
|
|
|
|
||
Упражнение 3 . Напишите формулу |
глвкопиранозы, |
|||||||
ß - äL |
- глюкопиравоаы е |
об |
- *Х) -гдюксфураноаы и |
р- 7) -гддкофуранозы. ________________________________ ____
Циклическое строение фруктозы изображается слѳдуюкиш:
формулами:
х |
с и , о н |
|
|
|
|
. С Нг0 и |
|
|
|
CHj.0 и |
||
|
' О Н |
|
|
|
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
■о ч О |
|
НО |
- |
С --------- |
|||
|
1 |
|
и |
|
|
|
|
|||||
|
Н 0 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
||
но —с - |
1 |
|
|
НО |
С— Н |
|
но - |
С - н |
|
|||
|
1 |
|
|
|
|
|
||||||
н - с - о н |
( |
° |
И - с - он |
|
H - C - Q H 3 |
|||||||
- |
1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|||
с - о н |
|
|
|
н - С - он |
|
É 3 С - о н |
|
|||||
|
с н ------- 1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
1 |
|
||
|
|
|
|
с н ао н |
|
|
|
он*. |
|
|||
|
4 ’а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
- <2)- фруктопираноза |
|
|
|
- фруктоза |
jb - |
ЯЭ —фруктопмран' |
||||||
|
|
|
|
|
|
( карбонильная- |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
-дтнрытая Форма1 |
|
|
|
|
||
|
|
Упражнение 4 |
Напишите форели |
оС - |
Жß “ |
Н^Т, |
||||||
|
топиранозы |
и |
|
об |
- и ß |
- ''2Ü «"фруктофуранозн. |
||||||
|
|
Г:о'икание 6-ти |
членного цикла в |
ашюпентезах прайс* |
||||||||
ДО1’1 зм |
|
|
первого |
атома углерода и гидрой |
при |
5-ы а- |
УГ.1о:
|
|
|
- 24 - |
|
|
Нѵ г |
. о н |
|
Н-. с = 0 |
И 0 - с ' " |
|
1 |
|
|
|||
|
|
1 |
|
1 |
|
н о - с - и |
н о |
- С - и |
н о - С - и |
||
1 |
|
|
1 |
|
1 |
Н - С - с н ( |
н |
- с - о н |
и - с - р Н 0 |
||
Н - с. - ОН |
и |
- с - ОН |
н - с - О н |
||
к |
|
|
1 |
|
1 |
|
|
с и г0 И |
|
с н :— |
|
-^Q- |
арабопираяозе |
Ф- арабиноза |
/> |
арабопираяоэі |
Зашхаиие 5-ти членного цикла происходит за счет пер вого атома углерода и гидроксила 4-го углеродного атома.
Упражнение 5. Напишите форцулн d - и ß - *л) - ара бофуранозы.________________________________ ______________________
Предположение о циклическом строении моносахаридов было впервые высказано в 1870 году русским ученым, профессором Московского университета А.А.Колли, предложившим для моноса харидов структуру о трехчленным окисным циклом:
|
|
н |
СҢ.ОН - С Н О П - СИОН - С Н О Н - с н - с _ 0 Н |
||
В дальнейшем предположение А.А.Колли |
было развито в рабо- |
|
' ' тах немецкого ученого Толленса |
(1883 г . ) , |
высказавшего мысль |
о наличии пятичленного цикла. |
Толленс, исходя из теории А.Бай |
ера, утверждавшей наибольшую прочность пятичленных циклов (в них наблюдается наименьшее напряжение), высказал мысль о на личии пятичленного цикла в моносахаридах
СН. ОН - С Н ОН— СИ - С И О Н - С И О Н - с ^
Лишь в 20-х годах текущего столетня английский ученый Хеуорс доказал, что моносахарида в устойчивой форме сущѳст-
- 25 -
ңуют в виде шестичленного цикла. Он предложил также нобнй
способ написания формул моносахаридов, более точно отражшощий их реальное строение, чем проекционные формулы 0 .Фишера. Новые формулы Хеуорс назвал ‘’перспективными". По его предло жению циклическую молекулу моносахаридов считают плоской. На бумаге ее изображают в виде правильного шестн(илв пяти)уголь ника так, чтобы кислородный атом пиранозново цикла находился на наибольшем расстоянии справа от наблюдателя, а фуранозного цикла - перед наблюдателем
Углеродные атоім цикла нѳ пишут, но подразумеваю* в углах шестиугольника. Причем, атом углерода, ® «оторыи свя зан полуацетдльяыЯ гидроксил, подразумевают в нрадлм углу от наблюдателя. В этом случае заместители, расположенные зз іірадкцаонной формуле справа, в пврсазктавных формулах будут распо ложены под плоскостью цикла, а ааместнтѳли, расположенные слева, будут расположены над плоскостью цикла
-26 -
Вприведенных формулах как будто имеет место нарушение ■равила расположения групп при 5-ом асимметрическом атоме уг лерода. А именно: группа 1 I Нрасположена над плоскостью никла, а не под плоскостью (внизу). На самом деле это только кажущееся нарушение. Дело в том, что замыкание, например,пирано.эного цикла возможно лишь в том случае, когда гидроксил при 5-м атоме углерода находится на конце цепи, т . е. стоит
.вместо группы С 1-1 , 0 4 . Следовательно, в нашем случае, их
нужно поменять местами:
|
|
|
и |
н |
I |
V |
|
|
|
|
|
I . |
|
||
С |
Н , О Н - |
С |
^ |
и |
с. |
|
|
|
" |
* |
I |
I |
I |
н |
|
|
|
'1у Щ |
си |
и |
ОҢ |
|
|
|
Но это влечет за собой изменение в последовательности |
||||||
расположения |
заместителей |
при 5-ы атоме углерода |
( Н -» СНОН |
||||
— |
О Н |
) . |
т .е . |
к изменению конфигурации. Чтобы |
восстано |
||
вить |
первоначальную конфигурацию при 5-м атоме углерода, не |
||||||
обходимо еще раз |
поменять |
местами атом водорода и группу |
СН. ОН . В результате двух (четных) перестановок заместителей
конфигурация 5-го атома углерода сохранилась прежней ( Н ^ О Н -
- СНгО Ч |
): |
н |
0 н |
и |
|
|
|
|
О |
||||
HOCH |
|
' V |
1 |
\ |
I; |
і * |
С - |
С |
С |
— |
С |
С - н |
|
' ч; |
I |
t |
I |
|
|
|
|
|
ОН |
|
|||
|
|
ОН |
н |
|
|
-глюкоза
|
|
|
27 |
- |
|
уН ' V |
|
О |
|||
I |
, |
1 |
|
I |
|
н с - с |
- |
, |
■ |
|
|
С \ |
|
||||
I |
|
|
|
И |
|
с'н |
|
ОН |
|
||
|
|
|
|||
С Ң .С rf |
|
о |
|||
Н и -с - |
• |
|
|||
• е ^ и |
Ч н,СН
и |
он |
н |
он |
4 j глижопираноза |
- CD - глюкопнраноза |
||
Упражнение 6. Напишите |
перспективные формулу оС- у |
||
ß |
- *к) -фруктозы и |
-маннозы. |
|
'Т а у т о м е р и я
Природная глюкоза является d -'Â ) -глюкозой. Бела пр;
готовить ее водный раствор н измерить удельное вращение ср>
после приготовления, то равен +112°. С
течением времени удельное вращение уменьшается до тех пор, пока не достигнет постоянной величины, равной + 52,5°, С
другой стороны, удельное вращение свеяеприготовленного водно
го раствора ß |
- CD)-глюкозы, равное + |
18,7® при стоянии |
|||
постепенно |
возрастает |
до |
+ 5 2 ,5 °, после |
чего не изменяется. |
|
Выяснено, |
что раствор |
с удельным вращением* 52,5° содержат |
|||
■і- - и |
ß |
-формы |
CÖ —глвяозы, находящиеся â динами- |
чічч-ом равновесии. Изменение величины угла вращения плоское'.':.
|
|
|
- |
28 - |
|
|
|
|
|
поляризации с течением времени является следствием таутомерного |
|||||||||
превращения и называется |
мутаротациѳй. Это явление характер |
||||||||
но для всех моносахаридов. некоторых |
их производных и |
||||||||
некоторые олигосахаридов. |
|
|
|
|
|
|
|||
Частичный переход |
-Х-глхжозы |
в |
ß |
- 'О -глю |
|||||
козу, а |
также |
ft |
- Ъ - глюкозы в |
U. -'О- глюкозу соверша |
|||||
ется через карбонильную форцу. Таутомерное |
превращение Z) - |
||||||||
глюкозы может быть |
представлено схемой: |
|
|
|
|||||
И |
О Н |
|
|
Н |
|
|
н о |
|
|
|
|
с = 0 |
|
|
с |
||||
п ^ с ^ _ _ |
|
|
|
|
|
|
|||
I |
|
|
|
I |
|
|
|
|
I |
Н - с - о н |
|
н - с - он |
|
|
н - С -он |
||||
но -с -и |
|
|
I |
|
|
|
|
I |
|
|
но - с - и |
|
|
‘но-с - н |
|||||
I |
|
|
VI - с -он |
|
|
|
|
I |
|
Н - с - о н |
|
|
|
|
Н - С - он |
||||
I |
|
|
н- с - он |
|
|
|
|
|
|
н - с ----- |
|
|
|
|
н - с |
||||
I |
|
|
|
СҢ.ОН |
|
|
|
|
СИ .он |
снгон |
|
|
|
ß |
|
|
|||
оС - 3)-глюкопираноза |
|
СО- глюкоза |
|
-С^-глюкопираноза |
|||||
|
|
|
|
|
|
удельное |
< |
||
удельное |
вращение +П 2 |
|
|
вращение+І8,7_ |
|||||
|
|
|
|
|
|
||||
Ч._____________ |
...____ |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
+52 |
|
|
|
|
|
Для многих моносахарид«» |
глюкозн , |
'О- ксилоэы и д р .) |
|||||||
в равновесной онотеме присутствуют |
оС - * |
ß |
~ |
тау томе’ры |
|||||
в онрановной форме» фураидевая форма првоутотвует в очень низ |
|||||||||
кой 'концентрации. |
|
|
|
|
|
|
|
||
Упражнение 7 . Напишите схеш |
таутомерных превращений |
||||||||
'О -фруктозы, |
'К) -галактозы, |
-рибозы, |
оперируя проекцион- |
— 25 —
ними и перспективными формулами и учитывая,что ^ - я fs
таутомеры находятся в пнранозной форм е,_______________________
В равновесной |
система содержание |
«L - 2D - глюкозы |
составляет около 36 |
$, J> -'Jj- глюкозы |
-- около 6436. Кон |
центрация альдегидной формы в нейтральном растворе настолько
мала (около 0,024$), что она не обнаруживается пи ультрафио
летовой, нн инфракрасной спектроскопией. Интересно, что дал некоторых других моносахаридов отмечено большое содержание
карбонильной формы, |
например, |
для |
3D |
-рибозы -8,5$. |
При выпаривании |
водного |
раствора, |
содержащего равно |
весную смесь таутомеров, постепенно выделяются кристаллъ ме
нее |
растворимой «L -0 - гяикозы. По мере их выделения равнове |
|||
сие |
нарушается, вследствие чего |
ß -форма переходит |
в |
|
<*--форму. В конечном итоге,ори |
полном нопарѳнвв,вся |
« |
||
глюкоза выделяется в вида краегалдической |
=б - |
-. глеи |
||
коны. Если *е перекристаллизацию зеств з ледяной уксусной |
||||
кислоте иди в парадине, то будут выпадать крвотадлн |
j& ~ 2)« |
глюкозы, ибо она труднее растворяется в атак р&отэоритѳлях,
чем |
об |
-форма. Однако, |
не все моносахарида ѳэіут бнтьь да« |
|
делены е |
виде |
частых <б - |
и ft -форм. |
|
|
|
|
К о н ф о р м а ц и я |
|
|
Атомы, |
составдявдве ш лекуду, располояены'й'ирсвтркйач— |
ве определенным образом без нарушения наяравленностй ковадѳй?- ных связей. Молекула я целом принимает опрэдеяещутв геометри ческую форму (конформацию). Наиболее етаолльш з конформаций - имеют манизм свободной энергии„ 3 реакцию ке з&ыоѵуде. комая