Cwiczenie 7.doc

(402 KB) Pobierz
Ćwiczenie 4

Ćwiczenie nr 7

mgr Magdalena Pakosińska - Parys

Węglowodany

Repetytorium

  1. Wstęp.
  2. Podział cukrów.
  3. Konformacja (wzory liniowe, Hawortha, krzesełkowe).
  4. Właściwości fizyczne monosacharydów.
  5. Właściwości chemiczne monosacharydów.
  6. O- i N- glikozydy.
  7. Asymetryczny atom węgla, epimeryzacja, mutarotacja, anomery.
  8. Występowanie cukrów w przyrodzie.
  9. Disacharydy redukujące i nieredukujące. Inwersja sacharozy.
  10. Polisacharydy.
  11. Leki pochodne cukrów – dekstran, heparyna.
  12. Trawienie i wchłanianie cukrów.
  13. Cukrzyca i choroby związane z zaburzeniami przemiany węglowodanowej.

Część praktyczna

1.                   Próba Molischa.

2.                   Odróżnianie cukrów złożonych od prostych.

3.                   Własności redukujące cukrów prostych.

4.                   Odróżnianie ketozy od aldozy.

5.                   Odróżnianie pentoz od heksoz.

6.                   Reakcje charakterystyczne dla wielocukrów.

7.                   Oznaczanie glukozy metodą oksydazową.

8.                   Identyfikacja cukrów.

 

Repetytorium

1.      Wstęp

Cukrami (węglowodanami, sacharydami) nazywamy wielowodorotlenowe aldehydy oraz wielowodorotlenowe ketony. Zbudowane są z trzech pierwiastków – węgla, wodoru,  tlenu i są rozpowszechnione w świecie roślinnym i zwierzęcym.

 

2.             Podział cukrów

Cukry możemy podzielić na trzy grupy ze względu na:

-    wielkość cząsteczek

monosacharydy (cukry proste), są związkami nie ulegającymi hydrolizie do postaci prostszych. Ogólny wzór tej grupy to CnH2nOn.

disacharydy (dwucukry), zbudowane z dwóch cząstek cukrów prostych                  np. sacharoza, maltoza, celobiozę, laktozę i trehalozę.

oligosacharydy są cukrami, które w czasie hydrolizy uwalniają 2-10 monosacharydów. Do tej grupy można zaliczyć również disacharydy wymienione wyżej.

Przykładem trójcukru może być rafinoza, która hydrolizuje do glukozy, fruktozy         i galaktozy. Do czterocukrów zalicza się stachiozę, a do pięciocukrów – werbaskozę.

polisacharydy (wielocukry), zawierają więcej niż 10 monosacharydów. Ich wzór ogólny to (C6H10O5)x, np. skrobia, celuloza, glikogen, inulina, galaktan, dekstran, pektyna i inne.

-   grupy funkcyjne

polihydroksyaldehydy (aldozy)

polihydroksyketony (ketozy)

-   liczbę atomów węgla (cukry proste)

triozy, tetrozy, pentozy, heksozy 

 

 

3.             Konformacja (wzory liniowe, Hawortha, krzesełkowe)

 

                                    

                             wzór liniowy glukozy

                                                                                     

                    α -D-glukopiranoza                                     β-D-glukopiranoza                                  

                                                       wzory Hawortha  

 

                                              

α-D-glukoza                                                    β-D-glukoza 

                               wzory krzesełkowe                                                    

         

            α-D-glukofuranoza         β-D-glukofuranoza 

Na podstawie badań rentgenograficznych stwierdzono, że wzory Hawortha nie odzwierciedlają faktycznej budowy glukozy. Okazało się, że α-D-glukoza i β-D-glukoza występują w konformacji krzesełkowej i łódkowej. Konformacja krzesełkowa jest trwalsza, gdyż ma mniejszą energię, aniżeli konformacja łódkowa.

Podstawnik o wiązaniu równoległym do osi nosi nazwę podstawnika asksjalnego, a podstawnik o wiązaniu prostopadłym do osi nosi nazwę podstawnika ekwatorialnego.

                            

konformacja krzesełkowa                      konformacja łódkowa

 

5. Właściwości fizyczne monosacharydów

Glukoza i fruktoza są białymi, krystalicznymi substancjami o słodkim smaku.

Bardzo dobrze rozpuszczają się w wodzie ale nie rozpuszczają się w alkoholu i innych rozpuszczalnikach organicznych. Odczyn roztworu wodnego tych związków jest obojętny.

6. Właściwości chemiczne monosacharydów

redukcja

 

Redukcja aldoz i ketoz prowadzi do wytworzenia alkoholi wielowodorotlenowych.

 

utlenianie

 

Glukoza w reakcji z wodą bromową utlenia się do kwasu glukonowego, a fruktoza reakcji nie ulega, nie posiada grupy aldehydowej. Jest to reakcja służąca do odróżniania aldoz od ketoz w wyniku której grupa aldehydowa utlenia  się do grupy karboksylowej. Otrzymujemy kwasy -onowe.

Kwas azotowy(V) jest silniejszym środkiem utleniającym od wody bromowej.  

W wyniku utleniania aldoz otrzymujemy kwas cukrowy (dwie grupy karboksylowe).

Dzięki biologicznemu utlenianiu aldoz otrzymujemy kwasy -uronowe.

 

Reakcję utleniania cukrów przeprowadza się również za pomocą kwasu pikrynowego,  który sam ulega redukcji jednej grupy nitrowej do aminowej. Reakcji tej towarzyszy zmiana barwy z żółtej na czerwoną.

            

 

Rodzaj związku

Nazwa ogólna

Przykłady nazw szczegółowych

Monosacharyd

HOCH2(CHOH)nCHO

aldoza

glukoza

mannoza

Kwas monokarboksylowy

HOCH2(CHOH)nCOOH

kwas aldonowy

kwas glukonowy

kwas mannonowy

Kwas dikarboksylowy

HOOC(CHOH)nCOOH

kwas aldarowy

kwas glukarowy

(kwas glukocukrowy)

kwas mannarowy

Alkohol wielowodorotlenowy

HOCH2(CHOH)nCH2OH

alditol

Glucitol

(sorbit)

mannitol

Aldehydo-kwas

HOOC(CHOH)nCHO

kwas uronowy

kwas glukuronowy

kwas mannuronowy

 

reakcja estryfikacji

 

Ze względu na obecność grup –OH, cukry ulegają estryfikacji.

Glukoza z bezwodnikiem kwasu octowego (silniejszy czynnik acylujący niż kwas octowy) tworzy pentaoctan glukozy.

 

Obecność grup –OH potwierdza także reakcja, prowadzona w temperaturze pokojowej z Cu(OH)2,  w wyniku której powstaje kompleks o barwie fiołkowoniebieskiej (podobnie, jak w reakcji gliceryny z Cu(OH)2).

 

reakcja z zasadami

 

Cukry w stężonych roztworach zasad ulegają karmelizacji, tworzą się sole oraz produkty barwne.

W rozcieńczonych roztworach zasad cukry ulegają epimeryzacji.

Epimerem glukozy jest fruktoza i mannoza.

 

reakcja z kwasami

Cukry pod wpływem kwasów mineralnych np. H2SO4, HCl, ulegają częściowej dehydratacji tworząc związki cykliczne. Heksozy dają w wyniku tej reakcji        5-hydroksymetylofurfural, a pentozy furfural.

Otrzymywane substancje wykazują zdolność do kondensacji z niektórymi fenolami.

Reakcje te wykorzystywane są do identyfikacji niektórych cukrów.

 

własności redukujące cukrów

 

Wszystkie cukry proste redukują wodorotlenki metali (próba Trommera, próba    z odczynnikiem Fehlinga) lub tlenki metali (próba Tollensa)

Fruktoza, mimo że nie zawiera grupy aldehydowej daje pozytywny wynik reakcji Tollensa, Trommera i Fehlinga, ponieważ w środowisku zasadowym ulega epimeryzacji.

 

 

 

reakcja fermentacji

Cukry pod wpływem enzymów, wytwarzanych między innymi przez drożdże, ulegają procesowi fermentacji.

 

powstawanie glikozydów

 

W wyniku cyklizacji grupa –OH przy węglu anomerycznym (C-1 dla glukozy) różni się reaktywnością od pozostałych grup hydroksylowych.

Działając metanolem, wobec niewielkich ilości kwasu mineralnego lub chlorku wapnia, grupa ta tworzy acetal, zwany glikozydem.

 

wydłużanie łańcucha węglowego aldoz. Synteza Kilianiego-Fischera

 

 

skracanie łańcucha węglowego aldoz. Degradacja Ruffa

 

 

  

    

 

reakcja z fenylohydrazyną

 

 

 

reakcja z nadmiarem fenylohydrazyny

 

Przy nadmiarze fenylohydrazyny i w podwyższonej temperaturze aldozy i ketozy reagują z utworzeniem zwiazków zwanych osazonami. Osazony epimerycznych cukrów są identyczne (glukoza, fruktoza i mannoza tworzą ten sam osazon).

 

 

Reakcja ma taki sam przebieg dla aldozy i ketozy. Osazony poszczególnych cukrów różnią się między sobą budową krystalograficzną i można je odróżnić pod mikroskopem, co umożliwia identyfikację cukrów.

 

reakcja z hydroksyloaminą

...

Zgłoś jeśli naruszono regulamin