Отдельныепредставителимоносахаридов

Среди многочисленных гексоз и пентоз особенно важное значение для человека и живой природы имеют следующие моносахариды.

Глюкоза.Глюкоза относится к важнейшим и наиболее распространенным углеводам как в свободном виде, так и в виде гликозидов (олиго- и полисахариды) и других производных. Глюкоза содержится в плодах, цветах и других частях растений, а также в животных организмах. Например, в крови человека содержится 0,08-0,11% (20-25 г) глюкозы.

Глюкоза известна под названием виноградный сахар или декстроза (вследствие (+)-вращения плоскости поляризованного света). Открытие глюкозы связывают с именем лондонского врача У. Праута. В чистомвиде глюкозу получил в 1811 году адъюнкт Петербургской академии наук К.С. Кирхгоф (русский химик, академик), показавший, что при действии на крахмал разбавленной горячей серной кислоты образуется кристаллическая глюкоза. Несколько позже (1819 г.) французский химик А. Браконно получил чистую глюкозу действием также разбавленной кислоты на древесные стружки (гидролиз целлюлозы). В настоящее время глюкозу в промышленности получают гидролизом крахмала иликлетчатки.

Глюкоза – белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, из которой кристаллизуется в виде моногидрата С₆Н₁₂О₆Н₂О. Сладость глюкозы составляет 0,6 сладости сахара. По структуре D- глюкоза имеетпиранозную форму,в которой практически все объемные группызанимаютэкваториальноеположение.D-глюкозасуществуетв двух стереоизомерных формах (I) и (II). Безводная-D-глюкоза (I)

имеет т.пл. 146⁰С и угол удельного вращения плоскости поляризованного света []_D=+19⁰. В водных растворах формы (I) и (II) подвергаются мутаротации. В результате в растворе существует динамическое равновесие между формами(I) и (II) в соотношении 36:64 с углом удельного вращения []_D=+52,7⁰.

H

(е)HO

HO

OH

(е)

H _O

(e)

_H HO

_HOH

(e)

H _O

(е)

H

H

(е)

OH^HO(а)

HO

(e)

^H OH

_H (e)

^H(a)

OH

(e)

1. (II)

D-глюкоза–основнойисточникэнергии,своегородаглавное биологическоетопливо,аееглавныйпотребитель–мозг,длякоторого глюкозанеменееважна,чемкислород.Человеческиймозгнуждаетсяв 100-145гглюкозыежесуточно.Вмедицинеглюкозуиспользуюткак питательное вещество, которое легко усваивается организмом. В пищевой промышленностиглюкозаприменяетсякакзаменительтростниковогосахара.

L-глюкоза – человеческим организмом не усваивается, получена синтетическим путем; т.пл. 142⁰С, []_D= - 95,5⁰.

Фруктоза.Фруктоза также весьма распространенный в растительном мире моносахарид, который в свободном виде содержится в плодах, фруктах и др. Поэтому фруктозу называют фруктовым сахаром. Она входитв состав меда(50%),а такжеявляется составнойчастьюсложных углеводов (сахароза, инулин и др.). Фруктоза обладает сильным левым вращением, поэтому ее еще называют левулеза. Известен один хорошо растворимый в воде кристаллический изомер--D-фруктофуранозас т.пл. 102-104⁰С, []_D= -133⁰.

CH₂OH_O ^OH

H

CH₂OH

H HO

OH ^H

Фруктозу получают гидролизом сахарозы или эпимеризацией D- глюкозыпридействиищелочей.Фруктозуможнообнаружитьреакцией Ф.Ф.Селиванова(1887г.)нагреваниемпробысконцентрированной солянойкислотойирезорцином.Приэтомфруктозапревращаетсяв5- оксиметилфурфурол,которыйсрезорциномдаетхарактерноевишнево- красное окрашивание.

Фруктоза в 1,5 раза слаще сахарозы и в 3 раза слаще глюкозы, хорошо усваивается организмом. Вкус меда обусловлен главным образом фруктозой. Следует отметить, что фруктофуранозы практически не имеют сладкого вкуса, а носителем его является-D-фруктопираноза.

Галактоза.В природе галактоза встречается как в свободном виде, так ив составе сложных сахаров, например в составе молочного сахара (лактоза), из которого ее получают гидролизом. Обычно галактоза имеет форму правовращающего-D-(+)-галактопиранозида,кристаллы ст.пл. 167⁰С, []_D= +150,7⁰. При окислении азотной кислотой галактоза превращается в слизевую кислоту (т.пл. 213⁰С). Эта реакция является качественным и количественным способом определения галактозы.

^H OH

CHO

H C OH

HO C H

HO C H

H C OHCH₂OH

[O]

COOH

H C OH

HO C H

HO C H

H C OH

COOH

-D-(+)-галактопираноза D-(+)-галактоза слизевая кислота

Ксилоза.Среди пентоз ксилоза имеет наибольшее значение. В природе распространена D-(+)-ксилоза, так называемый древесный сахар. Ксилоза являетсясоставнойчастьюполисахаридовксиланов,содержащихсяв древесине, соломе, отрубях, шелухе подсолнечника и др., из которых она можетбытьполученакислотнымгидролизом.Кристаллическаяксилоза существует в виде-D-(+)-ксилопиранозы (т.пл. 145⁰С,[]_D= +93,6⁰) и- D-(-)-ксилопиранозы(т.пл.143⁰С, []_D= -79,3⁰), которые в водномрастворе вследствие мутаротации образуют равновесную смесь-D-и- D-ксилозсудельнымугломвращенияплоскостиполяризованногосвета []_D=-18,8⁰.

(CHO)n

H

nH₂O^HH

H

O _O

^H _HH OH

CHO

H C OH

HO C H

584

HO^OH

^HOH

HO^{OH HH}

^H C ^OH

^H OH

^H OH

CH₂OH

ксилан -D-ксилоза -D-ксилоза карбониль-

наяформа

Ксилозалегко усваиваетсяорганизмамиживотных,еесладостьсоставляет 0,4 сладости сахарозы.

Рибоза.Рибозавходитв состав жизненноважных природных полимеров– нуклеиновых кислот, из которыхона может быть получена гидролизом. Рибоза содержится также в некоторых коферментах, гликозидах и антибиотиках.-D-(-)-рибофуранозалегкорастворимавводе,имеет следующую структуру:

O

HOH₂C ^OH

H

^H H^H

^OH OH

Дезоксирибоза.Дезоксирибоза представляет собой пентозу общей формулы С₅Н₁₀О₄. Структурная формула 2-дезокси--D-рибофуранозы имеет следующий вид:

O

HOH₂C ^OH

H

^H H^H

OH H

Дезоксирибоза является обязательной частью молекулы ДНК, играющей важную роль в биосинтезе белков и передаче наследственнойинформации.