21.2.8. Фізичні властивості

Моносахариди – тверді, безбарвні речовини, здатні кристалізуватися. Усі моносахариди – це гігроскопічні речовини, дуже добре розчиняються у воді, легко утворюють сиропи, з яких вони важко кристалізуються. Розчини моносахаридів нейтральні, солодкі на смак (деякі з них не мають смаку і навіть гіркі). Розчини моносахаридів оптично активні речовини. Для них характерне явище мутаротації.

21.2.9. Хімічні властивості

Хімічні властивості моносахаридів визначаються наявністю в їх молекулах карбонільної та гідроксильних груп. Оскільки у водних розчинах моносахариди є сумішшю відкритих і циклічних форм, то вони можуть виявляти властивості альдегідів або кетонів, напівацеталей, багатоатомних спиртів. Рівновага, при цьому, безперервно буде зміщуватися в бік утворення тієї форми, яка вступає в реакцію. Таким чином, хоч у розчині присутня гідроксикарбонільна форма в невеликій кількості, однак в багатьох реакціях моносахариди реагують в цій формі і дають реакції характерні для альдоз та кетоз.

1. Реакції окиснення моносахаридів:

а) окиснення в кислому або нейтральному середовищі.

Моносахариди легко окиснюються. Залежно від умов реакції утворюються різні продукти. Так, при окисненні слабким окисником (Cl₂, Br₂, розбавленою HNO₃) в кислому або нейтральному середовищі утворюються одноосновні багатоатомні альдонові гідроксикислоти:

б) при енергійному окисненні концентрованою HNO₃ утворюються двоосновні багатоатомні гідроксикислоти, так звані сахарні кислоти.

Назва цих кислот має закінчення -арова кислота.

в) продуктами окиснення альдоз є так звані уронові кислоти – у випадку коли окиснюється первинна спиртова група, альдегідну групу при цьому захищають (наприклад, перетворивши альдози в гікозид), далі вона знову стає вільною при гідролізі.

При окисненні кетоз відбувається розрив карбонового ланцюга з утворенням суміші двоосновних гідроксикислот.

2. Окиснення моносахаридів в лужному середовищі:

а) реакція срібного дзеркала:

В результаті цієї реакції утворюється суміш продуктів окиснення, тому неправомірно писати — з утворенням альдонових кислот.

б) відновлення гідроксиду міді:

в) реакція з фелінговою рідиною:

3. Реакції відновлення.

Обережне відновлення моносахаридів (Гідрогеном в присутності нікелю або хроміту купруму, амальгами натрію та ін.) приводить до утворення відповідних багатоатомних спиртів (тетритів, пентитів, гекситів, – гліцитів), глюкоза – сорбіт; маноза – маніт; галактоза – дульцит.

4. Реакція з синильною кислотою.

Це метод нарощування карбонового ланцюга (розглядали в розділі методи добування моносахаридів).

5. Дія фенілгідразину.

Альдози і кетози взаємодіють з фенілгідразином утворюючи забарвлені в жовтий колір кристалічні, важко розчинні у воді речовини, які називаються озазонами.

Реакція проходить y декілька стадій. Спочатку утворюється фенілгідразон D-глюкози:

який перегруповується через стадію утворення таутомерного енгідразону в моноімін 1,2-дикарбонільної сполуки, який в подальшому утворює озазон :

При гідролізі озазону утворюється озон, при відновленні якого утворюється фруктоза:

Таким чином, за допомогою озазонів можна перейти від альдоз до кетоз. Три моносахариди: D-глюкоза, D-фруктоза і D-маноза утворюють озазон однієї і тієї ж будови. Це доводить їх схожість у будові.

Моносахариди, які утворюють однакові озазони, називають епімерними сполуками або епімерами, вони відрізняються конформацією біля другого атома Карбону.

6. Дія розведених лугів на холоді приводить до ізомеризації моноз у суміш сахарів, які відрізняються конформацією –Н і –ОН біля першого або другого атома Карбону. Так, із глюкози, манози, фруктози утворюється рівноважна суміш трьох моносахаридів.

Перегрупування Лобрі-де-Брюіна ван-Екенштейна:

Процеси, які при цьому відбуваються, і приводять до зміни конформації біля другого атома Карбону називаються епімеризацією.

При дії сильних лугів моносахариди розкладаються з утворенням молочної та інших кислот, розчин при цьому буріє.