Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Удмуртский государственный аграрный университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

химия орг делать.doc

Скачиваний:

Добавлен:

01.07.2025

Размер:

1 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 / 1211 12 > Следующая >>>

Углеводы

Моносахариды

(монозы, простые сахара)

Полисахариды

(полиозы, сложные сахара)

альдозы

кетозы

Низкомолекулярные

(сахароподобные, олигосахара)

Высокомолекулярные

(несахароподобные, полиозы)

триозы

тетрозы

пентозы

гексозы

гептозы

гетерополисахара

невосстанавливающие

восстанавливающие

гомополисахара

Таблица Б12 − Моносахариды, линейные и циклические формы

Название	Линейная форма	Циклические формы	Тип монозы	Источники
D(+)-Глицерино-вый альдегид	Н С=О НС^ОН СН₂ОН			альдотриоза	Ключевые промежуточные вещества, образующиеся при дихотомическом распаде глюкозы в организме.
Дигидроксиацетон	СН₂ОН  О=С−СН₂ОН			кетотриоза
-L-арабопираноза L(+)-Арабиноза	Н С=О Н ОН НО Н НО Н СН₂ОН	Н ОН С Н ОН НО Н НО Н Н Н	Н НО Н Н ОН Н Н ОН Н ОН	альдопентоза	Широко распространена в растениях. Входит в состав слизей, гумми, пектиновых веществ, гемицеллюлоз. (вишнёвый клей, свёкла, аравийская камедь).
-D-ксилопираноза D(+)-Ксилоза (древесный сахар)	H С=О Н ОН НО Н Н ОН СН₂ОН	Н ОН С Н ОН НО Н Н ОН Н Н	Н Н Н Н ОН Н НО ОН Н ОН	альдопентоза	Входит в состав полисахарида ксилана, который содержится в соломе, отрубях, древесине, шелухе подсолнечника.
-D-рибофураноза D(-)-Рибоза	H С=O Н ОН Н ОН Н ОН СН₂ОН	НО Н С Н ОН Н ОН Н СН₂ОН	НОН₂С ОН Н Н Н Н _{НО ОН}	альдопентоза	Обнаружена в клеточных ядрах в составе рибонуклеиновых кислот Входит в состав нуклеозидов, нуклеотидов (АТФ, цАМФ), витаминов, гликозидов, ферментов и т.д.
2-дезокси--D-рибофураноза D-2-Дезоксири-боза	H С=O Н Н Н ОН Н ОН СН₂ОН	НО Н С Н Н Н ОН Н СН₂ОН	НОН₂С ОН Н Н Н Н _{НО Н}	альдопентоза	Обнаружена в ядрах в составе ДНК - дезоксирибонуклеиновых кислот.
-D-рибулофураноза D(-)-Рибулоза	СН₂ОН  С=О Н ОН Н ОН СН₂ОН	СН₂ОН НО Н ОН Н ОН Н Н	Н ОН Н Н Н СН₂ОН _{НО ОН}	кетопентоза	Промежуточный продукт пентозофосфатного пути окисления глюкозы в организме. Содержится в зелёных растениях, микроорганизмах и тканях животных.
-D-глюкопираноза D(+)-Глюкоза (декстроза, виноградный сахар)	Н С=O Н ОН НО Н Н ОН Н ОН СН₂ОН	Н ОН С Н ОН НО Н Н ОН Н СН₂ОН	СН₂ОН Н Н Н ОН Н НО ОН Н ОН	альдогексоза	Сок винограда и других сладких плодов, составная часть многих полисахаридов (крахмал, гликоген, целлюлоза и т.д.). Глюкоза – поставщик энергии в организме.
D(+)-Манноза	Н С=О НО Н НО Н Н ОН Н ОН СН₂ОН	Н ОН С НО Н НО Н Н ОН α-D-маннопираноза Н СН₂ОН	СН₂ОН Н Н Н ОН ОН НО ОН Н Н	альдогексоза	Сравнительно мало распространена в природе. Содержится в ячмене, корке апельсина, входит в состав полисахарида маннана.
D(+)-Галактоза (цереброза)	Н С=О Н ОН НО Н НО Н Н ОН СН₂ОН	НО Н С Н ОН НО Н Н ОН Н β-D-галактопираноза СН₂ОН	СН₂ОН НО ОН Н ОН Н Н Н Н ОН	альдогексоза	Составная часть молочного сахара лактозы, трисахарида рафинозы, полисахаридов галактанов. Обнаружена в фосфолипидах мозга – сфингомиелинах.
-D-фруктофураноза D(-)-Фруктоза (плодовый сахар, левулёза)	СН₂ОН  С=О НО Н Н ОН Н ОН СН₂ОН	СН₂ОН НО НО Н Н ОН Н СН₂ОН	НОН₂С ОН Н НO Н СН₂ОН _{НО Н}	кетогексоза	Содержится в свободном виде в соке многих плодов (особенно яблок и помидоров), мёде. Входит в состав дисахарида сахарозы, трисахарида рафинозы, запасного растительного полисахарида инулина, полисахаридов бактерий.

Название

Линейная форма

Циклические формы

Тип

монозы

Источники

по Фишеру

по Хеуорзсу

D(+)-Глицерино-вый альдегид

С=О

НС^ОН

СН₂ОН



альдотриоза

Ключевые промежуточные вещества, образующиеся при дихотомическом распаде глюкозы в организме.

Дигидроксиацетон

СН₂ОН



О=С−СН₂ОН



кетотриоза

-L-арабопираноза

L(+)-Арабиноза

С=О

Н ОН

НО Н

СН₂ОН

Н ОН

НО Н

ОН Н

Н ОН

альдопентоза

Широко распространена в растениях. Входит в состав слизей, гумми, пектиновых веществ, гемицеллюлоз.

(вишнёвый клей, свёкла, аравийская камедь).

-D-ксилопираноза

D(+)-Ксилоза

(древесный сахар)

С=О

Н ОН

НО Н

Н ОН

СН₂ОН

Н ОН

НО Н

Н ОН

Н Н

ОН Н

НО ОН

Н ОН

альдопентоза

Входит в состав полисахарида ксилана, который содержится в соломе, отрубях, древесине, шелухе подсолнечника.

-D-рибофураноза

D(-)-Рибоза

С=O

Н ОН

СН₂ОН

НО Н

Н ОН

СН₂ОН

НОН₂С ОН

Н Н

_{НО
ОН}

альдопентоза

Обнаружена в клеточных ядрах в составе рибонуклеиновых кислот
Входит в состав нуклеозидов, нуклеотидов (АТФ, цАМФ), витаминов, гликозидов, ферментов и т.д.

2-дезокси--D-рибофураноза

D-2-Дезоксири-боза

С=O

Н Н

Н ОН

СН₂ОН

НО Н

Н Н

Н ОН

СН₂ОН

НОН₂С ОН

Н Н

_{НО
Н}

альдопентоза

Обнаружена в ядрах в составе ДНК - дезоксирибонуклеиновых кислот.

-D-рибулофураноза

D(-)-Рибулоза

СН₂ОН



С=О

Н ОН

СН₂ОН

НО

Н ОН

Н Н

Н СН₂ОН

_{НО
ОН}

кетопентоза

Промежуточный продукт пентозофосфатного пути окисления глюкозы в организме.
Содержится в зелёных растениях, микроорганизмах и тканях животных.

-D-глюкопираноза

D(+)-Глюкоза

(декстроза, виноградный сахар)

С=O

Н ОН

НО Н

Н ОН

СН₂ОН

Н ОН

НО Н

Н ОН

СН₂ОН

Н Н

ОН Н

НО ОН

Н ОН

альдогексоза

Сок винограда и других сладких плодов, составная часть многих полисахаридов (крахмал, гликоген, целлюлоза и т.д.).
Глюкоза – поставщик энергии в организме.

D(+)-Манноза

С=О

НО Н

Н ОН

СН₂ОН

Н ОН

НО Н

Н ОН

α-D-маннопираноза

СН₂ОН

Н Н

ОН ОН

НО ОН

Н Н

альдогексоза

Сравнительно мало распространена в природе.
Содержится в ячмене, корке апельсина, входит в состав полисахарида маннана.

D(+)-Галактоза

(цереброза)

С=О

Н ОН

НО Н

Н ОН

СН₂ОН

НО Н

Н ОН

НО Н

Н ОН

β-D-галактопираноза

СН₂ОН

НО ОН

ОН Н

Н Н

Н ОН

альдогексоза

Составная часть молочного сахара лактозы, трисахарида рафинозы, полисахаридов галактанов.
Обнаружена в фосфолипидах мозга – сфингомиелинах.

-D-фруктофураноза

D(-)-Фруктоза

(плодовый сахар, левулёза)

СН₂ОН



С=О

НО Н

Н ОН

СН₂ОН

НО

НО Н

Н ОН

СН₂ОН

НОН₂С ОН

Н НO

Н СН₂ОН

_{НО
Н}

кетогексоза

Содержится в свободном виде в соке многих плодов (особенно яблок и помидоров), мёде.
Входит в состав дисахарида сахарозы, трисахарида рафинозы, запасного растительного полисахарида инулина, полисахаридов бактерий.

Таблица Б13 − Биозы (дисахариды)

Название	Моносахаридный состав	Тип связи	Формула	Тип полиозы	Источники
Мальтоза (солодовый сахар)	-D-глюкопираноза и ()-D-глюкопи-раноза (или открытая форма)	-(1→4)	СН₂ОН СН₂ОН Н Н Н Н Н Н ОН Н ОН Н НО ОН Н ОН Н НО -мальтоза	восстанавливающий дисахарид	Промежуточный продукт гидролиза крахмала и гликогена. Содержится в больших количествах в солоде и солодовых экстрактах.
Лактоза (молочный сахар)	-D-галактопираноза и ()-D-глюкопира-ноза (или открытая форма)	-(1→4)	СН₂ОН СН₂ОН НО Н Н Н Н ОН Н ОН Н Н Н ОН Н ОН Н ОН α-лактоза	восстанавливающий дисахарид	Молоко животных. Найдена в пыльцевых трубочках некоторых растений
Целлобиоза	-D–глюкопираноза и ()-D-глюкопирано-за (или открытая форма)	-(1→4)	СН₂ОН СН₂ОН Н Н ОН Н Н ОН Н ОН Н НО Н Н Н ОН Н ОН -целлобиоза	восстанавливающий дисахарид	Промежуточный продукт гидролиза целлюлозы. Содержится в прорастающих семенах многих растений (ячменя, овса, шпината), в косточках абрикоса, солоде, в микроорганизмах (–изомер).
Трегалоза (грибной сахар)	-D-глюкопираноза и -D-глюкопирано-за	-(1→4)	СН₂ОН Н ОН Н Н Н Н Н ОН Н OН Н HOH₂C HO OН Н ОН Н	невосстанавливающий дисахарид	Грибы, рожки спорыньи, водоросли, бактерии, некоторые высшие растения.
Сахароза (свекловичный, тростниковый сахар)	-D-фруктофураноза и -D-глюкопирано-за	-(2→1)	СН₂ОН Н Н НОСН₂ Н Н ОН Н Н НО НО СН₂ОН Н ОН ОН Н	невосстанавливающий дисахарид	Очень распространена в природе. Содержится в листьях, стеблях, семенах, фруктах, ягодах, корнях, клубнях.

Таблица Б14 – Полиозы

Название	Мономер	Тип	Фрагмент структуры	Тип связи	Источники и биороль
Крахмал	-D-глюкопира-ноза (от 200 до 1000 остатков)	гомополисахарид	СН₂ОН СН₂ОН Н Н Н Н Н Н ___ ОН Н ОН Н ___ Н ОН Н ОН амилоза СН₂ОН СН₂О___ Н Н Н Н Н Н ___ ОН Н OH H Н ОН H HO CН₂ амилопектин Н Н Н ОН Н ^^^ ___ О Н ОН	-(1→4)	Первый видимый продукт фотосинтеза в растениях. Как резервное вещество откладывается в различных органах растений. Содержание крахмала в семенах (в % от сухого вещества): Рис – 60-82; Пшеница – 57-75; Овёс – 53; Рожь – 63; Ячмень – 60; Клубни картофеля – 12-24; Бобы – 43.
Крахмал	-D-глюкопира-ноза (до 36 тыс. остатков)	гомополисахарид		-(1→4) и в точках ветвления -(1→6)
Гликоген (животный крах-мал)	-D-глюкопира-ноза (до 60 тыс. глюкозных остатков в 1 молекуле)	гомополисахарид	Более разветвлённый аналог амилопектина с пространственной конфигурацией, близкой к шарообразной диаметром в 100 А	-(1→4) и в точках ветвления -(1→6)	Резервное питательное вещество животных. Наиболее богаты печень, мышцы. Много в дрожжах, высших грибах, в зерне сахарной кукурузы и в некоторых моллюсках.
Целлюлоза (клетчатка)	-D-глюкопира-ноза (от 1800 до 36 тыс. глюкозных остатков в 1 молекуле)	гомополисахарид	СН₂ОН СН₂ОН Н Н ___ Н Н OH H OH H ∙∙∙ H Н Н ОН Н ОН	-(1→4)	Образует скелет растений, несущий основную механическую нагрузку. Организм животных использует её как источник глюкозы. У человека стимулирует перистальтику кишечника, способствует выведению холестерина и препятствует всасыванию ядов в кишечнике.
Гепарин	-D-глюкоуро-нат-2-сульфат и N-ацетилглюкоз-амин-6-сульфат	гетерополиса-харид	СООН СН₂ОSO₃Н COOH CH₂OSO₃H Н H Н Н Н Н Н Н Н Н Н H ОН Н ОН Н ОН Н OH H O Н ОН Н NН H ОSO₃Н H NH n SO₃H SО₃Н	-(1→4)	Участвует в антисвёртывающей системе крови, усиливая ингибирующее действие антитромбина III; ингибирует ряд факторов свёртывания крови; активирует липопротеидлипазу. Противовоспалительное средство. Влияет на обмен Na⁺ и K⁺. Используется как стабилизатор крови и как лечебное средство для предупреждения тромбообразования в сосудах.
Гиалуроновая кислота	-D-глюкуроно-вая кислота и N-ацетилглюкоз-амин	гетерополисахарид	СH₂ОН СОOН CH₂OH COOH Н Н H H OH Н Н Н H ОН Н ОН Н Н OH H HO H H OH H H Н NН Н OН H NН H OH C C O CH₃ O CH₃ Х	-(1→4) -(1→3)	Входит в состав соединительной ткани. Участвует в регуляции проницаемости соединительной ткани, создаёт «барьер» для микробов.
Хондроитин-6-сульфат	-D-глюкуроно-вая кислота и N-ацетилгалак-тозамин	гетерополисахарид	СH₂OSO₃H СОOН CH₂OSO₃H COOH НО Н HO H OH Н Н Н H ОН Н ОН Н Н OH H H H H H H H Н NН Н OН H NН H OH О=C О=C CH₃ CH₃ Х	-(1→4) -(1→3)	Структурный компонент связок, хрящей, клапанов сердца, пупочного канатика, антикоагулянтов крови. Способствует отложению Са²⁺ в костной ткани.

Таблица Б15 – Основные химические свойства углеводов

Монозы		Биозы		Полисахара
альдозы	кетозы	восстанавливающие	невосстанавливающие
Реакции замещения
Замещение полуацетального (полукетального) гидроксила на –ОR′ Характерно только для циклических форм моноз. Протекает в присутствии безводного HCl. Реагенты: спирты или фенолы. Продукты реакции: гликозиды – циклические ацетали (кетали). СН₂ОН СН₂ОН Н Н H H Н ^{+ СН3−ОН} ⁽^HCl⁾ H OH Н −H₂O OH Н OH OН HO OCH₃ H OH H OH α-D-глюкопираноза метил-α-D-глюкопиранозид		Замещение полуацетального (полукетального) гидроксила на –ОR′ Характерно только для циклических форм . Протекает в присутствии безводного HCl. Реагенты: спирты или фенолы. Продукты реакции: гликозиды – циклические ацетали (кетали).	−	−
Алкилирование		Алкилирование		Алкилирование
В реакции участвуют циклические и открытые формы моноз. Реагенты: алкилгалогениды. Реакция протекает с участием всех гидроксо-групп в щелочной среде. Продукты реакции: полные простые эфиры. Продукты реакции в кислой среде гидролизуются по гликозидной группе, простые эфирные связи сохраняются.		Протекает с участием всех гидроксогрупп в щелочной среде. Продукты реакции: полные простые эфиры. Реагенты: галогенпроизводные углеводородов, диметилсульфат (CH₃)₂SO₄.		На практике используется метилирование клетчатки с образованием полностью и неполностью метилированных производных.
Ацилирование		Ацилирование		Ацилирование
Продукты реакции: полные или неполные сложные эфиры. При действии уксусной кислоты ацилируется только гликозидный гидроксил циклической формы. При обработке ангидридом или галогенангидридом карбоновой кислоты ацилируются все гидроксогруппы.		В мягких условиях возможно ацилирование по полуацетальному гидроксилу с образованием О-гликозидов.	В жёстких условиях возможно ацилирование всех спиртовых групп. Продукты реакции: полные сложные эфиры.	На практике используется ацилирование клетчатки [C₆H₇O₂(OH)₃]_n+3nCH₃COOH →[C₆H₇O₂(OCOCH₃)₃]_n+3nH₂O. триацетат целлюлозы
Этерификация неорганической кислотой				Этерификация неорганической кислотой
Происходит в живых организмах ферментативно с участием АТФ по первичной спиртовой группе. г люкоза + АТФ ^{фосфокиназа} глюкозо-6-фосфат + АДФ.				[C₆H₇O₂(OH)₃]_n+ 3n HNO₃→ [C₆H₇O₂(ONO₂)₃]_n+ 3n H₂O. тринитрат целлюлозы
Реакции комплексообразования
Со свежеприготовленным Cu(OH)₂ образуют хелатные комплексы меди(II) – сахараты ярко-синего цвета. Р еакция доказывает многоатомность моноз. R−CH−OH R−CH−O O−CH−R 2 + CuSO₄ + 4NaOH Na₂ Cu R−CH−OH R−CH−O O−CH−R + Na₂SO₄ + 4 H₂O.		Со свежеприготовленным Cu(OH)₂ образуют хелатные комплексы меди(II) – сахараты ярко-синего цвета. Реакция доказывает многоатомность дисахаридов.		Как все полиатомные спирты образуют хелатные ярко-синие комплексы меди(II). Крахмал, гликоген образуют комплексные соединения с I₂. Комплексообразующие свойства целлюлозы проявляются только в жёстких условиях, что используется при её растворении в горячих водных растворах [Cu(NH₃)₄](OH)₂.
Реакции присоединения
Реакция гидрирования
Восстановители: амальгама натрия, Н₂ (Ni, Cu(CrO₂)₂), LiAlH₄, NaBH₄. Продукты реакции – многоатомные спирты. При гидрировании альдоз образуется 1 многоатомный спирт, а кетозы образуют 2 многоатомных спирта.		Восстанавливаются подобно моносахарам в многоатомные спирты.	Сахароза каталитически восстанавливается водородом с инверсией (гидролизом), образуя смесь маннита и сорбита.	−
Оксинитрильный синтез
Протекает по карбонильной группе. Продукты реакции: 2 диастереомерных оксинитрила, отличающиеся конфигурацией нового С*. Метод определения конфигурации и метод получения высших сахаров из низших.		Протекает по карбонильной группе. Продукты реакции: 2 диастереомерных оксинитрила, отличающиеся конфигурацией нового С*.	−	−
Реакция с гидроксиламином NH₂−OH
Продукт реакции: оксим. Дегидратацией оксимов получают оксинитрилы, от которых можно отщепить HCN влажным Ag₂O. Образуются монозы с меньшим числом атомов С в цепи. Это метод установления строения углеводов и перехода от высших сахаров к низшим.		Реагируют подобно монозам по карбонильной группе.	−	−
Окисление
Мягкие окислители: [Аg(NН₃)₂]ОН (реактив Толленса), Сu(ОН)₂ при нагревании (проба Троммера), HBrO (Br₂ + H₂O); HClO (Cl₂ + H₂O). При мягком окислении образуются альдоновые (полигидроксимонокарбоновые) кислоты. Кетозы окисляются реактивом Толленса или реактивом Фелинга. Реакции протекают за счёт разрыва углеродной цепи и за счёт эпимеризации кетоз в альдозы. Сильный окислитель азотная кислота превращает альдозы в полигидроксидикарбоновые (альдаровые) кислоты НООС−(СН(ОН))_n−СООН. При защите карбонильной группы от окисления возможно образование уроновых кислот (полигидроксиоксокислот). Полное окисление (горение) происходит под действием О₂при нагревании. В живом организме такое окисление происходит многоступенчато и ферментативно. 6 С₆Н₁₂О₆ + 6 О₂ ^Т 6 СО₂ + 6 Н₂О.		Мягкие окислители: [Аg(NН₃)₂]ОН (реактив Толленса), Сu(ОН)₂ при нагревании (проба Троммера), HBrO (Br₂ + H₂O); HClO (Cl₂ + H₂O). При мягком окислении образуются бионовые кислоты. Полное окисление (горение) происходит под действием О₂при нагревании. В живом организме полное окисление происходит многоступенчато и ферментативно через ста-дию гидролиза.	Полное окисление (горение) происходит под действием О₂при нагревании. В живом организме полное окисление происходит многоступенчато и ферментативно через ста-дию их гидролиза.	Полное окисление (горение) происходит под действием О₂при нагревании. ( С₆Н₁₀О₅)_n + 6n O₂ ^T^˚ 6n CO₂ + 5n H₂O. В живом организме полное окисление некоторых полисахаров происходит многоступенчато, ферментативно, через стадию их гидролиза. При мягком окислении крахмал и гликоген проявляют свойства очень слабых восстановителей, поэтому не дают реакцию «серебряного зеркала». Для целлюлозы мягкое окисление не характерно.
Изомеризация (эпимеризация)
Протекает в щелочной среде (Са(ОН)₂) через образование ендиолов с образованием таутомерной смеси моносахаров. D-манноза (2,5 %) D-глюкоза D-фруктоза (31 %).		−	−	−
Гидролиз
−		Протекает в кислой среде при нагревании или ферментативно. Продукты реакции – соответствующие моносахара.		Гомополисахара гидролизуются в кислой среде при ТС или ферментативно. Схема реакции ( C₆H₁₀O₅)_n^H²^O(C₆H₁₀O₅)_m ^H²^O С ₁₂Н₂₂О₁₁ ^H²^OС₆Н₁₂О₆.
Брожение
Протекает многоступенчато под действием ферментов микроорганизмов в анаэробных и в аэробных условиях. Основные виды брожения: спиртовое, маслянокислое, молочнокислое, лимоннокислое, уксуснокислое. Брожению подвергаются сахара с числом атомов С, кратным 3.		Солодовый сахар мальтоза, сахароза и трегалоза сбраживаются дрожжами. Целлобиоза не сбраживается дрожжами из-за отсутствия фермента β-глюкозидазы. Лактоза сбраживается особыми, лактозными дрожжами, содержащимися в кефире и кумысе.		Наибольшее практическое значение имеет спиртовое брожение клетчатки.