Способи добування оксокислот.

Н₂СОСОR¹ СН₂ОН R¹СООR

| Кат. |

НСОСОR² + 3R–ОН СНОН + R²COOR

| |

Н₂СОСОR³ СН₂ОН R³COOR

4. Ацидоліз

Під час нагрівання до 250 – 300⁰С тригліцеридів з жирними кислотами за наявності каталізаторів (сульфатна кислота, бор трифлуорид) відбувається обмін ацилів:

Н₂СОСОR¹ Н₂СОСОR

| Кат.,t |

НСОСОR¹ + R–СООН НСОСОR¹ + R¹СООН

| |

Н₂СОСОR¹ Н₂СОСОR¹

Були розглянуті реакції жирів, зумовлені наявністю в молекулах гліцеридів естерних груп.

Не менш важливі для практики реакції, що відбуваються з перетворенням вуглеводневих залишків. До таких реакцій належать реакції гідрування жирів і їх окислення.

5. Гідрування гліцеридів.

Гідрування гліцеридів здійснюють воднем під час нагрівання до 180 – 240⁰С за наявності каталізаторів (подрібнений нікель). Змінюючи відповідно умови реакції, можливо здійснювати гідрування селективно, тобто гідрувати спочатку залишки ліноленової кислоти, потім лінолевої і, якщо треба, - олеїнової. В результаті гідрування утворюється продукт, який називається саломас. Гідрування жирів широко застосовується в харчовій промисловості та миловаренні.

До продуктів гідрування гліцеридів належить і маргарин. Маргарин – це суміш гідрогенізованого жиру з молоком, жовтком яєць, вітамінними добавками тощо, які надають маргарину відповідного кольору, смаку і запаху.

У разі глибокого гідрування жирів жирні кислоти перетворюються на високомолекулярні спирти, які використовуються у виробництві синтетичних замінників мила.

6. Окислення жирів.

Під час зберігання жирів під дією кисню повітря і світла відбувається окислення тих жирів, до складу яких входять залишки ненасичених кислот. Цей процес окислення і часткового гідролізу у техніці називають гіркненням жирів. Ненасичені кислоти окисляються в місцях подвійних зв’язків, утворюючи пероксидні сполуки. Надалі відбувається розрив карбонового ланцюга за місцем подвійного зв’язку, у результаті чого утворюються альдегіди, а при подальшому окисленні – кислоти з короткими ланцюгами типу масляної кислоти з неприємним запахом. Треба також мати на увазі, що різні мікроорганізми сприяють гіркненню, і в результаті їх життєдіяльності з жирних кислот можуть утворитися навіть кетони.

Проте процес окиснення жирів може бути корисним і використовується у техниці для синтезу продуктів з новими позитивними властивостями, наприклад для утворення захисних плівок у разі глибокого окислення і полімеризації масел. Так, рідкі жири (олії) бувають висихаючими, напіввисихаючими і невисихаючими. До висихаючих олій належать лляна і бавовняна, які мають здатність висихати з утворенням міцної прозорої плівки.

Такі олії використовують для виготовлення оліф. Оліфа – це проварена за наявності сикативів висихаюча олія. Сикативи – це речовини, що прискорюють висихання олій. Як сикативи використовують оксиди плюмбуму, а також деякі солі мангану. Оліфа широко вживана для виготовлення будівельних матеріалів: масляних фарб, клейонок, лінолеуму тощо.

Мила. Милами називають солі вищих карбонових кислот, особливо пальмітинової і стеаринової. Натрієві солі – тверді, калієві – рідкі.

У виробництві мила головним процесом є лужний гідроліз жиру. Потім до гідролізату добавляють кухонну сіль, у результаті чого мило спливає на поверхню реактора – процес висалювання мила. Цей процес дає змогу сепарувати мило від інших продуктів гідролізу – гліцерину, лугу, інших домішок і води. У разі повторення розчинення мила у свіжій воді під час кипіння і висалювання утворюється очищене ядрове мило, яке містить 69 – 70% сухих речовин і 30% води. При виготовленні туалетного мила добавляють парфумерні домішки і барвники, а при виготовленні медичного – крезол та інші антисептики.

Воски – це естери вищих карбонових кислот і вищих одноатомних спиртів. Вони бувають рослинного і тваринного походження. Це пластичні матеріали, що легко формуются в підігрітому стані, однак стають твердими при охолодженні. Вони нерозчинні у воді. Бджолиний віск – біла або жовтувата пластична речовина. Містить естер пальмітинової кислоти, що має формулу С₁₅Н₃₁СООС₃₀Н₆₁ (естер пальмітинової кислоти і мірицилового спирту). Спермацет – естер пальмітинової кислоти і цетилового спирту (С₁₆Н₃₃ОН). Його добувають з організму кашалотів. Спермацет широко використовують у парфумерії і в фармації для виготовлення кремів і мазей. Віск захищає тіло від дії вологи.

Деревний віск містить речовину, що називається «ланолін». Це речовина стійка до дії кислот і лугів, легко емульгує у воді. Він використовується в парфюмерно-косметичній промисловості для готування шкірних кремів і засобів для догляду за волоссям.

Лекція №10

Вуглеводи. Моносахариди

План.

1. Класифікація вуглеводів.

2. Моносахариди.

Класифікація, номенклатура, ізомерія, оптичні властивості.

Фізичні властивості

Хімічні властивості.

Поширення в природі. Застосування в харчовій промисловості.

1. Класифікація вуглеводів.

Під загальною назвою вуглеводи об’єднують дуже поширені в природі сполуки, які мають загальну формулу С_n(H₂O)_m.

Вуглеводи грають дуже важливу роль в життєдіяльності тваринних та рослинних організмів. Поряд з жирами та білковими речовинами вуглеводи є основними поживними компонентами їжі (на добу людина з продуктами рослинного та тваринного походження повинна споживати 400-500 г вуглеводів).

Вуглеводи поділяються на дві групи:

1) прості вуглеводи (моносахариди або монози);

2) складні вуглеводи (полісахариди або поліози).

Полісахариди, в свою чергу, поділяються на дві групи:

а) олігосахариди (низькомолекулярні полісахариди);

б) високомолекулярні полісахариди.

Молекули полісахаридів побудовані із залишків молекул моносахаридів; полісахариди розщеплюються при гідролізі на більш прості вуглеводи. Моносахариди не здатні до гідролітичного розщеплення.

Моносахариди.

Моносахариди – прості вуглеводи, які містять в своєму складі від 4 до 10 атомів Карбону. Вони не піддаються гідролізу. Найбільш важливі і поширені в природі моносахариди складу С₆Н₁₂О₆ і С₅Н₁₀О₅.

2.1. Класифікація, номенклатура, ізомерія, оптичні властивості.

Найважливішими представниками моносахаридів є глюкоза (виноградний цукор) та фруктоза (плодовий цукор), які мають однаковий склад С₆Н₁₂О₆, тобто є ізомерами.

У 1860Р. Бертло під час нагрівання глюкози з органічними кислотами добув складні ефіри і в зв’язку з цим зробив висновок, що глюкоза є багатоатомним спиртом.

У 1869 р. А.А. Коллі експериментально встановив, що при ацілюванні глюкози утворюється пентаацетильне похідне, тобто в молекулі глюкози є п’ять гідроксильних груп.

Згодом було виявлено, що і фруктоза утворює пентаацетильне похідне.

Глюкоза і фруктоза вступають у деякі реакції, характерні для карбонільної групи: приєднують синільну кислоту; з гідроксиламіном дають оксими, з фенілгідразином – фенілгідразони. Отже, в молекулі глюкози і фруктози є карбонільна група.

При обережному окисленні глюкози бромною водою утворюється одноосновна глюконова кислота з тією ж кількістю атомів, що і глюкоза.

Таким чином, було встановлено, що глюкоза має нерозгалужений ланцюг з атомів Карбону, п’ять гідроксильних груп і альдегідну групу.

При енергійному окисленні фруктози ланцюг з атомів Карбону розривається і утворюються винна та щавлева кислоти. Цей факт та інші властивості фруктози дали підставу припустити, що фруктоза – є багатоатомним кетоноспиртом, при чому кетонна група знаходиться в положенні 2 нормального ланцюга атомів Карбону:

Таким чином, моносахариди мають гідроксикарбонільну будову і являють собою полігідроксиальдегіди (багатоатомні альдегідоспирти) або полігідроксикетони (багатоатомні кетоспирти) з відкритим ланцюгом атомів Карбону.

Однак, згідно сучасних поглядів, що були розвиті ще в кінці 19 ст. (А.А. Коллі, Толленс), моносахариди в кристалічному виді мають не ланцюгову гідроксикарбонільну будову, а ізомерну йому циклічну (кільчату); вони являють собою внутрішні циклічні напівацеталі, що утворюються в наслідок внутрішньомолекулярної взаємодії карбонільної групи з однією із спиртових груп.

У розчинах такі циклічні напівацеталі частково переходять у полігідроксиальдегіди або полігідроксикетони, які, в свою чергу, також здатні до оборотного перетворення в циклічні напівацеталі.

2.1. Класифікація, номенклатура, ізомерія, оптичні властивості.

Для найменування різних груп моносахаридів або їх окремих представників характерно загальне закінчення -оза.

Моносахариди ділять на групи насамперед в залежності від вмісту в їх молекулах загального числа атомів Карбону. Моносахариди складу С₆Н₁₂О₆ називають гексозами; всі моносахариди, які мають склад С₅Н₁₀О₅ – пентозами; склад С₄Н₈О₄ – тетрозами.

Моносахариди, які містять в гідрокискарбонільній формі альдегідну групу, називають альдозами. Моносахариди, які містять в оксикарбонільній формі кетонну группу – кетозами. Залежно від числа атомів Карбону розрізняють альдогексози, кетогексози, альдопентози і.т.д.

Будова моносахаридів в гідроксикарбонільній формі як полігідроксиальдегідів або полігідроксикетонів може бути представлена слідуючими формулами:

Ізомерія оксикарбонільних форм визначається:

а) положенням карбонільної групи;

б) наявністю асиметричних атомів Карбону.

Альдози і кетози, що мають однаковий склад ізомерні одні до одних положенням карбонільної групи. Так, альдогексози є ізомерами кетогексоз.

Наявність асиметричних атомів Карбону обумовлює оптичну ізомерію моносахаридів.

Наприклад, в альдогексозі міститься чотири асиметричні атоми Карбону, отже можливе існування 16 стереоізомерних альдогексоз (2⁴ = 16), серед яких мають місце 8 пар дзеркальних ізомерів. Всі альдогексози відомі: вони або зустрічаються в природі, або одержані синтетично, кожна має свою індивідуальну назву. Так як дзеркальні ізомери мають одинакові фізичні та хімічні властивості, то вони мають одинакову назву. Але, щоб указати на протилежність їх просторової конфігурації, до цієї назви додають або букву D або букву L. Властивий кожному антиподу напрям обертання площини поляризації позначають знаками (+) та (-). Наприклад, дзеркальні ізомери альдогексоз називаються D (+)-глюкоза і L (-) глюкоза. Кожний з пари дзеркальних ізомерів є діастереоізомером всіх інших 14 альдогексоз.

З 16 стереоізомерних альдогексоз найважливішими є D-глюкоза, D-маноза і D-галактоза, які мають таку будову:

В цих та інших моносахаридах приналежність до D-ізомерів визначається розташуванням з правої сторони гідроксильної групи у 5 (передостаннього) атома Карбону.

D-глюкоза, D-маноза і D-галактоза є діастереоізомерами: в їх молекулах протилежна (дзеркальна) конфігурація груп має місце лише при деяких асиметричних атомах.

Діастереоізомерні альдози, які відрізняються одна від одної лише розташуванням гідроксильної групи і Гідрогену тільки при 2-ому атомі Карбону, називаються епімерами. Таким чином D-глюкоза і D-маноза є епімерами.

Із альдопентоз важливе значення мають D-ксилоза, D-арабіноза і D-рибоза:

D-арабіноза і D-рибоза – епімери, вони відрізняються розташуванням гідроксильних груп лише у 2-ого атома Карбону.

Серед кетоз найбільше значення має кетогексоза, яку називають D- фруктозою:

Як видно з наведеної формули, у складі D- фруктози міститься 3 асиметричні атоми Карбону.

Як вже було сказано, в природі зустрічаються не лише лінійні форми молекул моносахаридів, але і їх циклічні форми. Циклічні форми моносахаридів утворюються в результаті взаємодії карбонільної групи з гідроксильною групою, яка розташована біля 4 або 5 атомів Карбону.

Атом Карбону 1 в циклічній (напівацетальній формі) називається напівацетальним атомом Карбону, а приєднана до нього гідроксильна група (та, що утворюються в результаті взаємодії карбонільної групи з гідроксильною групою) – напівацетальним або глікозидним гідроксилом.

Якщо в утворенні напівацетального гідроксила приймають участь карбонільна група та гідроксильна група при 4 атомі Карбону, то утворюється п’ятичленне кисневмісне кільце; якщо в утворенні напівацетального гідроксилу приймають участь карбонільна група та гідроксильна група при 5 атомі Карбону, то утворюється шостичленне кисневмісне кільце.

Англійським хіміком Хеуорсом було запропоновано називати форми моносахаридів з п’ятичленним кільцем – фуранозними формами (або фуранозами); форми моносахаридів з шостичленним кільцем – піранозними формами (або піранозами). Для глюкози напівацетальна форма з шостичленним кільцем називається глюкопіранозою, для галактози – галактопіранозою. Напівацетальні форми цих моносахаридів з п’ятичленним кільцем слід називати відповідно глюкофуранозою, галактофуранозою і т.д.

Піранозні форми моносахаридів більш стійки, ніж фуранозні.

В циклічних формах моносахаридів напівацетальний атом Карбону є асиметричним атомом; тоді як в гідроксикарбонільній формі таким не є. Таким чином, напівацетальні форми моносахаридів містять на один асиметричний атом Карбону більше, ніж їх відповідні гідроксикарбонільні форми. Тому кожна напівацетальна форма моносахариду, як піранозна, так і фуранозна, існує і утворюється у вигляді двох стереоізомерів з протилежним розташуванням Гідрогену і гідроксильної групи при напівацетльному атомі Карбону.

Так, наведені стереоізомерні піранозні форми α,D-глюкопіранозою і β, D-глюкопіранозою.

Оскільки α- і β-форми моносахаридів відрізняються протилежним розташуванням груп лише при одному асиметричному (напівацетальному) атомі Карбону, а при інших асиметричних атомах конфігурація груп у них однакова, вони є діастереоізомерами. Тому α- і β-форми моносахаридів мають різні величини кутів обертання площини поляризації; характеризуються різною розчинністю у воді і т.д.

Природна D-глюкоза є α,D-глюкопіранозою. При розчиненні у воді вона може перетворюватися в гідроксикарбонільну форму. Остання здатна утворювати чотири циклічні напівацетальні форми: α,D-глюкопіранозу і β, D-глюкопіранозу; α,D-глюкофуранозу і β, D-глюкофуранозу.

Таким чином, у водному розчині D-глюкоза існує і здатна реагувати в п’яти таутамерних формах: одній гідроксикарбонільній та чотирьох циклічних напівацетальних. Між всіми цими формами в розчині встановлюється динамічна рівновага. При цьому в рівноважній системі переважають циклічні α- і β-піранозні форми, дуже мало мало α- і β-фуранозних форм, і лише частка відсотку ланцюгової гідроксикарбонільної форми.

Процес розчинення моносахаридів в воді супроводжується своєрідним оптичним ефектом, який одержав назву явища мутаротації.

Явище мутаротації полягає в тому, що кут обертання свіжовиготовленого розчину моносахариду при стоянні поступово змінюється (зростає чи зменшується), поки не досягне деякої постійної величини, що характерна саме для цього моносахариду. Так, при 20°C кут обертання свіжовиготовленого розчину природної α,D-глюкопіранози дорівнює +112,2°, при стоянні розчину кут поступово зменшується, поки не досягне + 52,7°. β, D-глюкопіраноза в свіжовиготовленому розчині має кут обертання +18,7°; при стоянні розчину він зростає, поки також не досягне постійного значення +52,7°.

2.2. Фізичні властивості.

Моносахариди – безкольорові тверді речовини, солодкі на смак Вони добре розчиняються у воді, погано – у спирті, зовсім нерозчинні – в ефірі. З насичених розчинів виділяються у вигляді крупних кристалів. При нагріванні плавляться, потім буріють і розкладаються

Розчини моносахаридів оптично активні, для них характерне явище мутаротації.

2.3. Хімічні властивості.

Моносахариди – це сполуки зі змішаними функціями. Через те, що в розчинах вони існують в декількох таутомерних формах, що знаходяться у рівновазі, в залежності від умов і природи діючого реагенту в реакцію може вступати або ланцюгова гідроксикарбонільна форма, або циклічні напівацетальні форми.

2.3.1. Реакції моносахаридів в оксикарбонільній формі.

а) окислення моносахаридів.

Моносахариди легко окисляються; вони відновлюють амоніачний розчин Арґентум (І) оксиду і рідину Феллінга. Ці реакції використовуються як якісні реакції на моносахариди! При обережному окисленні альдоз (наприклад, бромною водою) утворюються одноосновні оксикислоти – так звані - онові кислоти:

D-глюкоза дає D-глюк онову кислоту; D-галактоза - D-галакт онову кислоту; D-рибоза – риб онову і.т.д.

При більш сильному окисленні (наприклад, концентрованою нітратною кислотою) утворюються двохосновні оксикислоти – так звані арові кислоти:

При окисленні моносахаридів в лужному середовищі відбувається розрив ланцюга з утворенням ряду продуктів (мурашина, молочна кислота та ін.)

Б) відновлення моносахаридів.

При обережному відновленні вуглеводів утворюються багатоатомні спирти:

При відновленні D-глюкози утворюється багатоатомний спирт – сорбіт; при відновленні D-галактози – багатоатомний спирт дульцит; D-манози – маніт і.т.д.

В) реакція з фенілгідразином.

Реакція з фенілгідразином має дуже велике значення для виявлення складу вуглеводів та їх виділення у чистому вигляді. З фенілгідразином взаємодіють і альдози, і кетони, утворюючи озозони моноз. Реакція проходить в три стадії:

При нагріванні фенілгідразону в надлишку фенілгідразину відбувається перегрупування, що супроводжується відщепленням від гідразону молекули аніліну. При цьому утворюється сполука, в якій на місці карбонільної групи виникає імінна група, а сусідня група СНОН перетворюється в карбонільну. Таку сполуку можна назвати заміщенним імінокетоном. Надлишковий фенілгідразин негайно реагує з одержаним імінокетоном, відщеплюючи амоніак і воду і утворюючи озазон.

Г) епімеризація моносахаридів.

При дії розведених лугів альдози частково перетворюються в свої епімери та відповідну кетозу. Так, D-глюкоза при цьому частково перетворюється на D-манозу та D-фруктозу.

Д) утворення сахаратів.

Моносахариди, що містять у молекулі кілька гідроксильних груп, утворюють з лугами та гідроксидами багатьох металів алкоголяти, які звуться сахарати. Наприклад, діючи на спиртовий розчин D-глюкози спиртовим розчином Калій гідроксиду, добувають білий осад Калій сахарату.

2.3.2. Реакції моносахаридів в циклічній формі.

А) утворення неповних простих ефірів.

Внаслідок наявності спиртових гідроксилів моносахариди дають прості ефіри. Реакція відбувається за рахунок напівацетального гідроксилу з утворенням глікозидів – похідних моносахаридів, в яких атом Гідрогену в напівацетальному гідроксилі заміщений радикалом. Реакція протікає при нагріванні моносахаридів зі спиртами в присутності сухого хлороводню:

Глікозиди моносахаридів – кристалічні речовини або сиропи. Вони дуже поширені в природі: багато з них мають важливе біологічне значення. В природних глікозидах моносахариди часто поєднані з різними дуже складними речовинами (барвниками, алкалоїдами та ін.). Несахарний компонент, що приймає участь в утворенні глікозиду, називають агліконом. Для наведеного метилглікозиду агліконом є метиловий спирт.

Б) утворення повних простих і складних ефірів.

При дії на моносахариди алкілйодидів можна замістити алкільними радикалами не тільки напівацетальний гідроксил, але і всі інші гідроксильні групи в молекулі моносахариду; при цьому утворюються повні прості ефіри моносахаридів:

Аналогічно з ангідридами або галогенангідридами кислот моносахариди утворюють повні складні ефіри (естери) – продукти заміщення всіх гідроксильних груп на кислотні залишки.

2.3.3. Бродіння моносахаридів під впивом живих клітин або виділених з них ферментів.

В залежності від кінцевого продукту бродіння поділяють на такі види:

1) спиртове бродіння

С₆Н₁₂О₆ →2 СН₃-СН₂-ОН + 2СО2

етанол

2) маслянокисле бродіння

С₆Н₁₂О₆ → СН₃-СН₂-СН₂-СООН + 2Н2 + 2СО2

масляна кислота

3) молочнокисле бродіння

С₆Н₁₂О₆ → 2СН3-СН-СН3

ﺍ

ОН

молочна кислота

4) лимоннокисле бродіння

СООН

ﺍ

С₆Н₁₂О₆ + 3О → НООС-СН₂-С-СН₂-СООН + 2НОН

ﺍ

ОН

лимонна кислота

2.4. Способи добування моносахаридів.

В природі моносахариди утворюються в рослинах з Карбон (ІІ) оксиду, що поглинається рослинами з повітря. Вуглеводи є результатом реакції фотосинтезу – сукупності багаточислених дуже складних реакцій, що протікають в рослинах під впливом променевої енергії сонця при каталітичній участі хлорофілу і каротиноїдів. Фотосинтез вуглеводів в рослинах можна представити слідуючим сумарним рівнянням:

nCO₂ + mH₂O → C_nH_2mO_m + nO₂

В тваринні організми вуглеводи потрапляють з їжою, переважно рослинного походження.

Важливим джерелом добування моносахаридів є полісахариди. При гідролізі їх в присутності мінеральних кислот утворюються різні гексози і пентози. Так, при гідролізі клітковини одержується D-глюкоза, при гідролізі сахарози – суміш D-глюкози і D – фруктози.

До способів синтетичного добування моносахаридів відносяться: окислення багатоатомних спиртів; альдольна конденсація формальдегіду: оксинітрильний синтез та ін.

2.5 Окремі представники моносахаридів.

Арабіноза входить до складу рослинного слизу, пектинових речовин, геміцелюлози, гуміарабіку, вишневого клею.

Ксилоза входить до складу рослинних полісахаридів - пентозанів, особливо багато її міститься в деревині (деревинний цукор), соломі, кукурудзяних качанах, оболонках зерна. Ксилоза дуже солодка, тому її використовують у кондитерській промисловості, а також при вирощуванні харчових дріжджів. Внаслідок окислення ксилози утворюється ксиланова, а потім триоксиглутарова кислота, яку використовують у харчовій промисловості в якості замінника лимонної кислоти. Внаслідок відновлення ксилози утворюється багатоатомний спирт ксиліт, який використовується у дієтичному харчуванні.

Рибоза входить до складу рибонуклеїнових кислот, коферментів, нуклеотидів. Внаслідок відновлення рибози утворюється спирт рибітол, який входить до складу деяких вітамінів і ферментів.

Дезоксирибоза є вуглеводним компонентом ДНК і нуклеотидів.

Значно поширена в тваринних і рослинних організмах D-глюкоза. В крові людини та тварин міститься 4,4 - 6,0 ммоль/л вільної глюкози. Велика кількість глюкози міститься в плодах, насінні, листі та квітках рослин, більш за все в плодах винограду (17-20%), тому її називають виноградним цукром. Вона входить до складу полісахаридів – глікогену, крохмалю та целюлози, дисахаридів – мальтози, сахарози, целобіози, лактози тощо.

D-фруктоза у вільному стані зустрічається в плодах, тому її називають плодовим цукром. Вона міститься у бджолиному меді (близько 45%), входить до складу дисахариду сахарози та полісахариду інуліну. Вона в 2,5 рази солодша за глюкозу та в 1,7 разів – за сахарозу. Фруктозу використовують у харчовій промисловості як замінник глюкози.

D-маноза у вільному стані зустрічається рідко (у шкірці апельсину), частіше входить до складу природних складних вуглеводнів – мананів. Багатоатомний спирт маніт, який утворюється внаслідок відновлення манози, міститься у великій кількості в соці деяких тропічних рослин та водоростей.

D-галактоза разом з глюкозою входить до складу дисахариду лактози (молочного цукру) та трисахариду рафінози. В організмі людини та тварин вона є складовою ліпідів нервової тканини та глікопротеїдів, у рослинних тканинах – фрагментом структури полісахариду агар-агару, гуміарабіку, галактанів, різного слизу, а також глікозидів.

Лекція №11. Олігосахариди.

План.

1. Загальна характеристика і класифікація.

2. Відновлюючі дисахариди.

3. Невідновлюючі дисахариди.

Олігосахариди або цукроподібні складні вуглеводи – це вуглеводи, які містять в своєму складі від 2 до 10 моносахаридних залишків.

Найважливіше значення мають дисахариди (біози) та трисахариди (триози).

Дисахариди – кристалічні, добре розчинні у воді речовини з солодким смаком. Серед природних дисахаридів найбільше значення мають сполуки складу С₁₂Н₂₂О₁₁, що розпадаються при гідролізі на дві молекули гексоз:

С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂О → 2С₆Н₁₂О₆

Гідроліз дисахаридів протікає під дією мінеральних кислот і ферментів; під впливом лугів вони гідролізуються дуже повільно.

Добувають дисахариди з природних продуктів. Деякі зустрічаються у свобідному вигляді, інші добувають гідролізом з глікозидів і полісахаридів.

Індивідуальні назви дисахаридів походять від назв тих продуктів, з яких вони були вперше виділені, наприклад: тростинний цукор, молочний цукор та ін.

Зв’язок (він називається глікозидним) двох моносахаридів в дисахариді здійснюється внаслідок відщеплення від їх молекул молекули води:

С₆Н₁₂О₆ + С₆Н₁₂О₆ → С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂О

Таким чином, дисахариди є своєрідними ангідридами моносахаридів, причому вони можуть бути утворені як однаковими так і різними моносахаридними молекулами.

2. Відновлюючі дисахариди.

Якщо молекула дисахариду утворюється з двох молекул моносахаридів за допомогою кисневого містка від глікозидного гідроксилу одного моносахариду до будь-якого гідроксилу (переважно біля четвертого атома Карбону), то такий дисахарид називається глікозил-глікозою. За цим типом побудовані мальтоза, лактоза, целобіоза.

Мальтоза – дисахарид, що утворюється при неповному гідролізі крохмалю (або глікогену); при гідролізі молекули мальтози розпадаються на дві молекули D-глюкози.

Дві молекули D-глюкози утворюють молекулу мальтози в їх α-піранозній формі; зв’язок між ними утворюється внаслідок виділення води за рахунок напівацетального гідроксилу (при 1 атомі Карбону) однієї моносахаридної молекули і за рахунок спиртового гідроксилу (при 4 атомі Карбону):

На другому моносахаридному залишку молекули мальтози зберігається вільна напівацетальна гідроксильна група і в розчинах вона, залишаючись зв’язаною з першим моносахаридним залишком, може таутомерно переходити в ланцюгову форму з вільною карбонільною групою:

Мальтоза – це кристалічна речовина, добре розчинна у воді, солодка на смак.

В таутомерній формі з вільною карбонільною групою мальтоза дає всі реакції за рахунок цієї групи. Під дією окисників альдегідна група мальтози окисляється в карбоксильну з утворенням мальтобіонової кислоти:

Як і інші глікозил-глікози мальтоза відновлює рідину Феллінга і дає реакцію «срібного дзеркала». Тому дисахариди, побудовані за таким принципом, називають відновлюючими дисахаридами.

В таутомерній формі з напівацетальним гідроксилом за рахунок останнього мальтоза утворює зі спиртами і кислотами глікозиди – мальтозиди.

Мальтоза є проміжним продуктом пивоварного виробництва.