mgr Magdalena Pakosińska - Parys
Repetytorium
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.
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
...
chomiczkaAnka