Дисахариды. Строение, свойства отдельных представителей

Дисахариды при гидролизе дают два одинаковых или разных моносахарида. Строение и свойства дисахаридов зависят от того, в каких формах присутствуют в них моносахариды: α- или β-, пиранозной или фуранозной, за счет каких гидроксилов связаны между собой остатки моносахаридов в молекуле дисахарида. Дисахариды делятся на две группы: восстанавливающие и невосстанавливающие дисахариды. К восстанавливающим дисахаридам относятся мальтоза, целлобиоза, лактоза.

Мальтоза или солодовый сахар при гидролизе расщепляется на две молекулы D-глюкозы. Поскольку на образование эфирной связи между остатками молекул моносахаридов используется только глюкозидный гидроксил первого остатка, а глюкозидный гидроксил второго остатка остается свободным, мальтоза способна к таутомерии с раскрытием цикла второго остатка.

Присутствие открытой формы с альдегидной группой делает мальтозу хорошим восстановителем. Подобно моносахаридам она вступает во все реакции карбонильной группы, спиртовых и полуацетального гидроксилов. Она мутаротирует в водных растворах. Мальтоза получается при неполном гидролизе крахмала.

Целлобиоза также является восстанавливающим дисахаридом. От мальтозы она отличается тем, что первым остатком ней является остаток β-D-глюкопиранозы, а не α-D-глюкопиранозы как в мальтозе.

4(β-D-глюкопиранозидо)–α-D-глюкопираноза Карбонильная форма: 4(β-D-глюкопиранозидо)–D–глюкоза

Целлобиоза получается при неполном гидролизе целлюлозы.

Лактоза или молочный сахар состоит из остатков β-D-галактозы в пиранозной форме и D-глюкозы. Молочный сахар содержится в молоке (в коровьем 4…5 %). Менее сладок, чем тростниковый сахар.

К группе невосстанавливающих дисахаридов относятся сахароза и трегалоза. К таутомерии они неспособны, так как эфирная связь между остатками образована с участием обоих гликозидных гидроксилов. Сахароза – тростниковый или свекловичный или просто сахар. При гидролизе даёт глюкозу и фруктозу и состоит из остатков
α-D-глюкозы в пиранозной и β-D-фруктозы в фуранозной формах:

2-(α-D-глюкопиранозидо)- β -D-фруктофуранозид

 

или в формулах Фишера

Сахароза широко распространена в природе. Например, в сахарной свекле её содержание доходит до 28 % от веса сухого вещества. Получают сахарозу из сахарной свеклы и сахарного тростника. Является весьма важным питательным и вкусовым веществом. Хорошо усваивается организмом человека. При сгорании 1 г сахарозы выделяется 16,7 кДж·моль^-1 энергии. Сахароза образует бесцветные прозрачные кристаллы (t_пл=160 °С). Расплавленная сахароза застывает в аморфную массу, называемую карамелью.

Инверсия сахарозы

При гидролизе сахарозы она расщепляется на эквимолекулярные количества D-(+)-глюкозы и D-(–)-фруктозы.

При этом фруктоза значительно сильнее вращает влево, чем образующаяся глюкоза и еще остающаяся в растворе сахароза – вправо. Поэтому, по мере течения реакции гидролиза образующаяся фруктоза постепенно компенсирует слабое правое вращение еще остающейся в растворе сахарозы и получающейся глюкозы. Поэтому правое вращение раствора со временем уменьшается, а затем происходит перемена направления вращения плоскости поляризации. Это явление называется инверсией сахарозы. Получающаяся в результате гидролиза смесь равных количеств глюкозы и фруктозы называется инвертным сахаром (инвертным сиропом) и используется в кондитерской промышленности, а также в качестве добавок к натуральному меду.