Занятие № 13 углеводы. Моносахариды

Мотивация цели. Моносахариды содержатся во всех живых организмах и имеют важное биологическое значение. Остатки моносахаридов входят в состав молекул нуклеиновых кислот, сердечных гликозидов, коферментов. Они являются структурными единицами полисахаридов, выполняющих в организме разнообразные функции. Некоторые моносахариды используются для получения лекарственных препаратов.

Цель самоподготовки. Необходимо усвоить стереоизомерию и таутомерные превращения моносахаридов, их химические свойства.

План изучения материала

1. Классификация и изомерия моносахаридов.

   1. Классификация по количеству атомов углерода в цепи и по характеру оксогруппы. Примеры.

   2. Стереоизомерия моносахаридов. Энантиомеры, определение относительной конфигурации. Диастереомеры, эпимеры.

2. Цикло-оксо-таутомерия моносахаридов на примере глюкозы, галактозы, фруктозы, рибозы и дезоксирибозы. α- и β-аномеры. Сравнительная устойчивость таутомерных форм.

3. Свойства моносахаридов, обусловленные открытой таутомерной формой (оксо-формой).

   1. Реакции окисления моносахаридов:

• окисление слабыми окислителями (гидроксидом меди (II), аммиачным раствором оксида серебра), значение этих реакций для идентификации моносахаридов;

• окисление слабыми окислителями в нейтральной или слабокислой среде (получение гликоновых кислот), глюконат кальция;

• окисление сильными окислителями в кислой среде (получение глюкаровых кислот);

• получение уроновых кислот, их значение.

1. Реакции восстановления моносахаридов. Получение ксилита и сорбита. Их значение.

2. Качественная реакция на фруктозу (реакция Селиванова).

1. Реакции циклических форм моносахаридов.

   1. Реакции по полуацетальному гидроксилу. Образование O- и N-гликозидов, их номенклатура. Условия гидролиза гликозидов.

   2. Реакции по спиртовым гидроксилам.

• реакции моносахаридов как многоатомных спиртов (взаимодействие с Cu(OH)₂);

• реакции алкилирования с образованием простых эфиров;

• реакции ацилирования с образованием сложных эфиров карбоновых кислот;

• образование фосфатов моносахаридов.

5. Отдельные представители моносахаридов и их производных, их значение.

   1. Пентозы – ксилоза, рибоза, дезоксирибоза, гексозы – глюкоза, манноза, галактоза, фруктоза.

   2. Аминосахара – глюкозамин, галактозамин.

   3. Аскорбиновая кислота

Рекомендуемая литература

А - с. 369-400.

А* - с. 377-391, 394-405.

А** - с. 349-363, 367-376

Б – тема 3.2, Обучающие задачи 1, 2, 4 (с. 202-208, 211-213).

Вопросы для самоконтроля (вопросы, обозначенные*, обязательны для выполнения в письменном виде)

1. Приведите проекционные формулы Фишера D-глюкозы, её энантиомера и двух эпимеров. Назовите их. Конфигурация какого атома определяет принадлежность к D- и L-стереохимическим рядам?

2. Приведите формулы Хеуорса α- и β-аномеров глюкопиранозы, галактопиранозы, маннопиранозы, рибофуранозы, 6-фосфата глюкопиранозы, 1,6-дифосфата фруктофуранозы

3*. Приведите схемы реакций:

а) α-D-галактопиранозы с метанолом в присутствии газообразного хлороводорода;

б) β-D-дезоксирибофуранозы с этиламином

в)

г)

Назовите продукты реакций.

4. Какие свойства глюкозы проявляются в реакции «серебряного зеркала»? Какую ещё реакцию можно применить для обнаружения глюкозы?

5*. Приведите схемы реакций получения глюконовой, глюкаровой и глюкуроновой кислот из глюкозы. Укажите условия реакций.

6. С помощью каких реакций можно различить следующие соединения: глюкоза, фруктоза, уксусный альдегид и глицерин?

План работы на предстоящем занятии

1. Определение исходного уровня знаний (тестовый контроль).

2. Разбор основных вопросов темы.

3. Выполнение лабораторной работы:

• Доказательство наличия гидроксильных групп в глюкозе;

• Восстановление гидроксида меди (II) глюкозой в щелочной среде (проба Троммера);

• Восстановление аммиачного раствора оксида серебра глюкозой;

• Реакция Селиванова на фруктозу.

4. Оформление лабораторного журнала, контроль выполнения лабораторной работы.

Лабораторная работа