Учебник Органическая химия Щеголев 2016

7.1.3.ВАЖНЕЙШИЕ ПРЕДСТАВИТЕЛИ МОНОСАХАРИДОВ

ИИХ ПРОИЗВОДНЫХ

D-Глюкоза (виноградный сахар) – самый распространѐнный моносахарид. В свободном виде содержится во фруктовых соках, в качестве составной части входит в состав многих дисахаридов и полисахаридов. В кристаллическом состоянии можно получить оба аномера: - и -пира-нозные формы; в водном растворе содержание -пиранозной формы 36%. Температура плавления безводной ,D-глюкопиранозы 146 С, ,D-глюко-пиранозы 148– 150 С.

Глюкозу используют в пищевой промышленности, медицине, в качестве исходного вещества для получения глюконовой и аскорбиновой кислот, а также для получения этилового спирта. Этанол образуется в результате ферментативного расщепления. (Этот процесс, протекающий в клетке, называется гликолизом и является одним из путей окисления глюкозы.) В промышленном производстве этанола используется процесс спиртового брожения под действием смеси ферментов — зимазы. Эту смесь ферментов вырабатывают дрожжевые грибы. Суммарно процесс превращения D-глюкозы в этанол можно выразить уравнением:

C6H12O6 2 C2H5OH + 2 CO2

Помимо D-глюкозы процессу спиртового брожения с участием ферментов дрожжевых грибов подвержены D-манноза и D-фруктоза.

D-Галактоза встречается в природе в свободном виде сравнительно редко, в виде гликозидов, дисахаридов (лактоза), полисахаридов (галактаны, агар-агар, растительные клеи), гликопротеинов, гликолипидов. В кристаллическом состоянии получены оба аномера: - и -пиранозные формы; в водном растворе содержание -пиранозной формы 27%. Температура плавления безводной ,D-галактопиранозы 167 С, ,D-галакто-пиранозы 153–155 С.

D-Фруктоза (плодовый сахар, левулоза) встречается в природе в свободном виде в пчелином мѐде, в помидорах, яблоках, в виде дисахаридов (сахароза), некоторых полисахаридов, гликопротеинов. В кристаллическом состоянии существует в виде -пиранозы с температурой плавления 102– 104 С; в водном растворе содержание фуранозных форм 23 42% в зависимости от температуры. В сахарозе и других производных присутствует в форме -фуранозы.

D-Ксилоза (древесный сахар) входит в состав полисахаридов ксиланов. Ксиланы содержатся в древесине, лузге подсолнуха, кукурузной кочерыжке, соломе. D-ксилоза имеет температуру плавления 145 С; в кристаллическом состоянии существует в -пиранозной форме, в водном растворе содержание-пиранозной формы 33%.

371

D-Рибоза входит в состав рибонуклеиновой кислоты, нуклеотидов, витаминов, коферментов. Температура плавления 87 C; в кристаллическом состоянии существует в -пиранозной форме, а в водном растворе содержание-пиранозной формы 26%, -пиранозной формы 50%, -фу-ранозной формы 6% и -фуранозной формы 13%. Производные D-рибозы имеют - фуранозную форму.

Дезоксисахара, такие как 2-дезокси-D-рибоза (2-дезокси- ,D- рибофураноза), L-фукоза, L-рамноза, — моносахариды, содержащие в молекуле один или несколько атомов водорода вместо гидроксильных групп.

2-Дезокси-D-рибофураноза является структурным компонентом ДНК. L-Фукоза и L-рамноза – структурные компоненты гликозидов и полисахаридов наземных растений. L-Фукоза содержится также в составе биологически важных гликопротеинов и гликолипидов животных.

Аминосахара (или, правильнее, аминодезоксисахара), такие как D-глюкозамин и N-ацетил-D-галактозамин и др., — производные моносахаридов, содержащие в молекуле вместо одной или нескольких гидроксильных групп незамещѐнные и замещѐнные аминогруппы.

( ),D-глюкозамин N-ацетил- ( ),D-галактозамин (2-амино-2-дезокси-D-глюкопираноза) (2-ацетиламино-2-дезокси-D-галактопираноза)

Аминосахара входят в состав многих сахаросодержащих биополимеров, а также антибиотиков.

Нейраминовая и сиаловые кислоты можно рассматривать как произ-

водные маннозы.

372

Нейраминовая кислота в свободном состоянии содержится в спинномозговой жидкости. Сиаловые кислоты служат компонентами специфических веществ крови и тканей, входят в состав ганглиозидов мозга, участвующих в проведении нервных импульсов.

L-Аскорбиновая кислота (витамин С) — -лактон 2,3-дегидро-L-

гулоновой кислоты.

Она содержится во многих фруктах и овощах. Необходима для жизнедеятельности организма человека и животных, катализирует окислительновосстановительные процессы в организме, например окисление (гидроксилирование) -аминокислоты пролина.

Применение L-аскорбиновой кислоты в медицинских целях способствует быстрому заживлению ран, срастанию костей, излечению язвы желудка и двенадцатиперстной кишки, а также рекомендуется при тромбофлебите, артеросклерозе, гепатите и т.д.

По структуре аскорбиновая кислота является фиксированным ендиолом, за счѐт чего проявляет сильные восстановительные и кислотные свойст-

ва (рКа = 4.17).

Промышленное применение нашѐл метод синтеза L-аскорбиновой кислоты на использовании доступного сырья (D-глюкозы):

373