Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Журавлева Л.Е. Углеводы учеб. пособие для студентов-заочников фак. естествознания пед. ин-тов

.pdf
Скачиваний:
4
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
5.95 Mб
Скачать

, _0

-

20

-

 

 

 

 

сл*

 

Н -*<■

 

 

 

 

14• Ч.

 

 

 

 

Н - с іі__

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:

 

 

 

 

 

 

- 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

/

\

 

^ и

 

н

1

 

""м

 

 

 

гн>

 

 

--н

 

II

 

II

н-с

 

с

н- с

 

.с-и

 

А

А

А

 

 

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

- -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

-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

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ