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

ГЕНИАЛЬНО ДИСАХАРИЫ

.pdf
Скачиваний:
15
Добавлен:
03.05.2015
Размер:
791.01 Кб
Скачать

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИСАХАРИДОВ (часть 2).

Химические свойства восстанавливающих и невосстанавливающих дисахаридов, так же, как и строение, имеют ряд отличий.

1. Группы химических реакций, характерные для восстанавливающих дисахаридов.

1.1.Кольчато-цепная таутомерия.

1.2.Реакции по оксогруппе (переходная таутомерная форма).

1.3.Реакции по гликозидному гидроксилу (циклическая форма).

1.4.Реакции по всем свободным группам ОН (циклическая форма).

1.5.Реакции по кислородному мостику (переходная таутомерная форма и циклическая форма).

2.Группы химических реакций, характерные для невосстанавливающих дисахари-

дов.

2.1.Реакции по всем свободным группам ОН (циклическая форма).

2.2.Реакции по кислородному мостику ( циклическая форма).

1.Восстанавливающие дисахариды.

1.1.Кольчато-цепная таутомерия.

Т.к. в молекуле восстанавливающего дисахарида присутствует гликозидный гидроксил, для данного класса соединений характерна указанная разновидность таутомерии. Напомним, что таутомерия – это способность соединения существовать одновременно в двух или нескольких взаимопереходящих таутомерных формах.

В случае восстанавливающих дисахаридов связь между циклическим кислородом и первым атомом углерода в цикле (атомом, имеющим гликозидный гидроксил) разрывается, в правой части молекулы образуется ациклическая структура с оксогруппой у первого атома углерода (переходная таутомерная форма), которая, далее, может вновь образовывать цикл с изменением положения гликозидного гидроксила. Т.е. восстанавливающий дисахарид может переходить из α в β-положение и наоборот. В невосстанавли-

вающих дисахаридах отсутствует гликозидный гидроксил, поэтому кольча- то-цепная таутомерия невозможна.

Пример 1:

CH2OH

 

CH2OH

 

 

OH

O

H

O

H

H

H

 

H 1

H 1

OH

O 4 OH

H

H

 

 

OH

H

OH

H

 

гликозидный

 

OH гидроксил

4-(-D -галактопиранозил)- ( -D-глюкопираноза) лактоза (молочный сахар)

 

 

 

CH2OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

O

 

 

 

 

H

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

O

 

 

H 1 C = O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

1

 

 

4

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

оксогруппа

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

переходная таутомерная форма лактозы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

O

 

 

 

 

H

 

 

 

 

O

 

OH

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

O

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

1

 

 

 

4

OH

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

гликозидный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

гидроксил

4-(-D -галактопиранозил)- ( -D-глюкопираноза)

Часто, чтобы показать таутомерию восстанавливающих дисахаридов, возможность существования α, β таутомерных форм, дисахарид представляют в таком виде:

Пример 2:

 

 

 

CH2OH

 

 

 

 

 

CH2OH

 

 

OH

 

 

O

 

H

 

O

 

 

H

 

 

 

H

 

 

 

H

 

O

 

 

H 1 H,OH

 

 

 

OH

 

1

4 OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

гликозидный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

OH

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH гидроксил

4-(-D -галактопиранозил)- ( -D-глюкопираноза) лактоза (молочный сахар)

1.2. Реакции по оксогруппе (переходная таутомерная форма).

Практически все реакции, характерные для моносахаридов (по оксогруппе), протекают и в восстанавливающих дисахаридах. Напомним, что для их проведения необходимо перевести дисахарид в переходную таутомерную форму.

1.2.1. Реакция с синильной кислотой.

Данная реакция приводит к образованию нитрила.

Пример 3:

CH2OH

 

 

CH2OH

 

 

OH

O

H

 

O

H

H

 

H

 

H 1

O 4

H 1

 

OH

OH

 

H

 

H

 

 

OH

 

 

 

 

H

OH

 

H

OH

 

 

 

 

4-(-D -галактопиранозил)- ( -D-глюкопираноза) лактоза (молочный сахар)

 

 

 

CH2OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2OH

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

O

 

 

 

H

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

H

1 C = O

H + CN-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

O

 

 

H

 

 

 

OH

 

 

1

 

 

4 OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

OH

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

переходная таутомерная форма лактозы

 

 

 

 

 

 

CH2OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

O

 

 

 

H

 

 

 

OH

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

O

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

1

 

 

4

OH

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH - CN

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

оксинитрил лактозы

1.2.2. Реакция с гидроксиламином.

Данная реакция приводит к образованию оксима.

Пример 4:

CH2OH

 

 

CH2OH

 

 

OH

O

H

 

O

H

H

 

H

 

H 1

O 4

H 1

 

OH

OH

 

H

 

H

 

 

OH

 

 

 

 

H

OH

 

H

OH

 

 

 

 

4-(-D -галактопиранозил)- ( -D-глюкопираноза) лактоза (молочный сахар)

 

 

 

CH2OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2OH

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

O

 

 

 

H

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

H

1 C = O

NH2OH

 

 

 

 

 

H

 

 

O

 

 

H

 

 

OH

 

 

1

 

 

4 OH

 

 

 

 

 

-H2O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

H

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

OH

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

переходная таутомерная форма лактозы

 

 

 

 

CH2OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

O

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

O

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

1

 

 

4

OH

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH = NOH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

оксим лактозы

1.2.3. Реакция восстановления.

Данная реакция приводит к образованию многоатомного спирта.

Пример 5:

CH2OH

 

 

CH2OH

 

 

OH

O

H

 

O

H

H

 

H

 

H 1

O 4

H 1

 

OH

OH

 

H

 

H

 

 

OH

 

 

 

 

H

OH

 

H

OH

 

 

 

 

4-(-D -галактопиранозил)- ( -D-глюкопираноза) лактоза (молочный сахар)

CH2OH

 

 

 

 

CH2OH

 

 

OH

O

 

 

H

 

OH

 

H

 

 

 

H

H2

 

 

 

 

 

OH

H

1

O

4

OH

H 1

C = O

H

 

 

H

 

 

 

H

H

OH

 

 

 

H

OH

 

 

 

 

 

 

переходная таутомерная форма лактозы

 

CH2OH

 

 

 

 

CH2OH

 

 

OH

O

 

 

H

 

OH

 

H

 

 

 

H

 

H

 

O

 

H

 

OH

1

4

OH

1

 

 

 

 

 

 

CH2OH

H

 

 

H

 

 

 

 

H

OH

 

 

 

H

OH

 

 

 

 

 

 

лактит (многоатомный спирт)

1.2.4.Реакция с фенилгидразином.

Взависимости от количества реагента (фенилгидразина) реакция протекает в одну стадию (1 моль фенилгидразина) до фенилгидразона или в три стадии (3 моль фенилгидразина) – до озазона. Данная реакция используется в лабораторной работе.

Пример 6:

CH2OH

 

 

CH2OH

 

 

OH

O

 

H

 

O

H

H

 

 

H

 

H

1 O

 

H

 

OH

4

OH

1

H

 

H

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

H

OH

 

 

H

OH

 

 

 

 

 

4-(-D -галактопиранозил)- ( -D-глюкопираноза)

 

лактоза (молочный сахар)

 

CH2OH

 

 

 

CH2OH

 

 

OH

O

 

H

 

OH

 

H

 

 

H

 

H 1

O

 

H 1

C = O

OH

4

OH

H

 

H

 

 

 

H

H

OH

 

 

H

OH

 

 

 

 

 

переходная таутомерная форма лактозы

C6H5NHNH2

-H2O

CH2OH

 

CH2OH

 

 

OH

O

H

 

OH

 

H

 

H

 

H 1 O 4

H

 

OH

OH

1

 

 

 

 

CH = NNHC6H5

H

 

H

 

 

C6H5NHNH2

H

OH

 

H

OH

-C6H5NH2

 

 

 

фенилгидразон лактозы

 

 

-NH3

OH

H

OH

H

 

CH2OH

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

H

 

 

OH

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

1

 

4

OH

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

CH = NNHC6H5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

C6H5NHNH2

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

OH

 

 

 

 

 

-H2O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

промежуточное соединение

 

 

 

 

 

 

 

CH2OH

 

 

 

 

 

 

 

CH2OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

H

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

1

 

4

OH

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

CH = NNHC6H5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

NNHC6H5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

фенилозазон лактозы

1.2.5. Реакция с реактивом Толленса (Аg(NH3)2OH) - серебряного зеркала.

В данной реакции происходит образование бионовой кислоты. Металлическое серебро выделяется на стенках пробирки. Реакция является окислитель- но-восстановительной. Серебро восстанавливается, дисахарид окисляется. Реакция используется в лабораторной работе.

Пример 7:

CH2OH

 

 

 

CH2OH

 

 

OH

O

 

 

H

 

O

H

H

 

 

 

H

 

H

 

O

 

H

 

OH

1

4

OH

1

H

 

H

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

H

OH

 

 

H

OH

 

 

 

4-(-D -галактопиранозил)- ( -D-глюкопираноза)

 

лактоза (молочный сахар)

 

CH2OH

 

 

 

 

CH2OH

 

 

OH

O

 

 

H

 

OH

 

H

 

 

 

H

 

H

 

O

 

H

1 C = O

OH

1

4

OH

H

 

H

 

 

 

 

H

H

OH

 

 

 

H

OH

 

 

 

 

 

 

переходная таутомерная форма лактозы

CH2OH

 

 

 

 

CH2OH

 

 

OH

O

 

 

H

 

OH

 

H

 

 

 

H

 

H

 

O

 

H

1 C = O

OH

1

4

OH

H

 

H

 

 

 

 

OH

H

OH

 

 

 

H

OH

 

 

 

 

 

 

лактобионовая кислота (бионовая кислота)

+1

Ag(NH3)2OH

-H2O -Ag 0

-NH3

1.2.6.Реакция с реактивом Фелинга.

Вданной реакции происходит образование бионовой кислоты. Оксид меди выделяется в виде осадка кирпично-красного цвета. Реакция является окислитель- но-восстановительной. Медь восстанавливается, дисахарид окисляется. Реакция используется в лабораторной работе.

Пример 7:

CH2OH

 

 

 

CH2OH

 

 

OH

O

 

 

H

 

O

H

 

H

 

 

 

H

 

 

H

 

O

 

H

 

 

OH

1

4

OH

1

 

H

 

H

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

H

OH

 

 

 

H

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

4-(-D -галактопиранозил)- ( -D-глюкопираноза)

 

 

лактоза (молочный сахар)

 

 

CH2OH

 

 

 

CH2OH

 

 

OH

O

 

H

 

OH

 

 

H

 

 

 

H

 

 

H 1

 

O

 

H 1 C = O

+

OH

 

4

OH

H

 

H

 

 

 

 

H

 

H

OH

 

 

 

H

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

переходная таутомерная форма лактозы

 

 

COOK

 

NaOOC

 

 

 

COONa

 

CH - O

 

H

 

 

 

 

CHOH

 

+2

O- CH

 

 

+1

 

H

Cu

 

 

 

 

 

+ H2O

 

 

 

 

 

Cu2O + 2

CHOH

 

 

 

 

 

 

CH - O

 

O - CH

 

 

 

COOK

 

 

 

 

 

 

 

 

 

COONa

 

KOOC

 

 

 

 

 

реактив Фелинга

 

 

 

 

 

 

CH2OH

 

 

 

 

CH2OH

 

 

OH

 

O

 

 

H

 

OH

 

 

H

 

 

 

H

 

 

H

 

O

 

H 1 C = O

+

OH

1

4

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

H

 

 

 

OH

 

H

OH

 

 

 

H

OH

 

 

 

 

 

 

 

лактобионовая кислота (бионовая кислота)

1.2.7. Реакция с бромной водой.

В данной реакции происходит образование бионовой кислоты.

Пример 9: