Формули Хеуорса

Звичні напівацеталі утворюються при взаємодії молекул двох сполук – альдегіду і спирту. В процесі реакції розривається подвійний зв'язок карбонільної групи, по місцю розриву до якої приєднуються атом водню гідроксилу і залишок спирту.

Найстійкіші (циклічні) напівацеталі утворюються за рахунок гідроксильних груп при четвертому і п'ятому вуглецевих атомах. Виникаючі при цьому п’ятичленні і шестичленні кільця називають відповідно фуранозною і піранозною формами моносахаридів.

Розглянемо побудову формул Хеуорса

Піранозна форма			Фуранозна форма
ГЛЮКОЗА
	, D-глюкопіраноза	, D- глюкопіраноза	, D- глюкофураноза	, D- глюкофураноза
ФРУКТОЗА
	, D- фруктопіраноза	, D- фруктопіраноза	, D-фруктофураноза	, D- фруктофураноза

Гідроксильна група, що виникає в результаті реакції називають ГЛІКОЗИДНОЮ. В результаті виникають два діастереомери –  і АНОМЕРИ, що відрізняються конфігурацією тільки першого вуглецевого атома.

Фізичні властивості

Моносахариди – тверді речовини, легко розчинні у воді, погано – в спирті і зовсім нерозчинні в ефірі. Водні розчини мають нейтральну реакцію. Більшість моносахаридів володіє солодким смаком, проте меншим, ніж буряковий цукор. Містяться в усіх органах зелених рослин, у фруктах (особливо у винограді), крові, м’язах і мозку тварин і людини.

Одержання

У вільному вигляді в природі зустрічається переважно глюкоза. Вона ж є структурною одиницею багатьох полісахаридів. Інші моносахариди у вільному стані зустрічаються рідко і в основному відомі як компоненти оліго- і полісахаридів.

У природі глюкоза утворюються в результаті реакції ФОТОСИН­ТЕ­ЗУ:

6CO₂ + 6H₂O  C₆H₁₂O₆ (глюкоза) + 6O₂

  У промисловості глюкозу одержують гідролізом крохмалю у присутності сірчаної кислоти.

(C₆H₁₀O₅)_n (крохмаль) + nH₂O –^H2^SO4^,t nC₆H₁₂O₆ (глюкоза) 

 

Хімічні властивості

Моносахариди проявляють властивості спиртів і карбонільних сполук.

I. Реакції по карбонільній групі 

1. ОКИСНЕННЯ (для альдегідів)– призводить до утворення відповідних кислот.

a) реакція "срібного дзеркала":

D- глюкоза

+ 2[Ag(NH3)2]OH 

аммонієва сіль D- глюконової кислоти

+ 2Ag + 3NH3 + H2O

б)  реакція "мідного дзеркала":

D- галактоза

+ 2Cu(OH)2  ─t°

D- галактонова кислота

+ Cu2O + 2H2O

c) реакція з концентрованою азотною кислотою:

D- глюкоза

HNO3(конц.) –––––––

цукрова (D- глюкарова) кислота

2. ВІДНОВЛЕННЯ – призводить до утворення багатоатомних спир­тів.

Як відновник використовують водень

D-глюкоза

H2 ––––

D-сорбіт

II. Реакції по гідроксильних групах

(здійснюються, як правило, в напівацетальній (циклічній) формі).

  1. АЛКІЛУВАННЯ (утворення простих ефірів) - атом водню гликозидного гідроксилу заміщується на 1 метильну групу.

,D-глюкопіраноза

+ СH3ОН

HCl(газ) ––––

метил-,D-глюкопіранозид

+ H2О

  При використанні більш сильних алкілуючих засобів (йодний метил СH₃I), подібне перетворення зачіпає ВСІ гідроксильні групи моносахариду. 

5 СH3I –––– NaOH

пентаметил- ,D-глюкопіраноза