Strukturna formula pentoze. Najvažnije pentoze i heksoze
Monosaharidi su jednostavni ugljikohidrati, uglavnom slatki okus, dobro topljivi u vodi. Ovisno o broju ugljikovih atoma u molekuli, oni su podijeljeni u triozu, tetroza, pentoze, heksoze i heptozu. Zbog činjenice da u molekula monosaharida postoje aldehid ili ketonske skupine koje mogu ući u reakciju oporavka, nazivaju se reducirajući šećeri.
Monosaharidi koji sadrže aldehidsku skupinu nazivaju se almose. Najvažniji alporazu biljaka uključuju glicerin aldehid, eritrozu, ribozu, ksilozu, arabinozu, glukozu, manozu, galaktozu. Monosaharidi, koji imaju ketonsku skupinu, nazivaju se ketto. To uključuje dioksiaceton, riblozu, ksilulozu, fruktozu, sadogeptulozu.
Svi monosaharidi, osim dioksiacetona, sadrže asimetrične atome ugljika i stoga tvore stereoizomere koji se razlikuju od optičkih svojstava. Kada se promatraju otopine takvih stereoizomera ravnog polariziranog svjetla, ravnina polarizacije svjetla desno ili lijevo na strogo definiranom kutu.
Asimetrična se naziva ugljikovim atomom povezan s kovalentnim vezama s četiri različite skupine atoma. U molekuli glicerina aldehida, postoji jedan asimetrični arcountion (označen zvjezdicom), u eritrozi - 2, u Ribosa - 3, glukoza - 4.
Svi monosaharidi koji imaju prostorni raspored vodika i hidroksilne skupine u najudaljenijem od aldehida ili ketonske skupine asimetričnog ugljikovog atoma (potonji na numeriranju) isti je kao što je reprizaz glicerin aldehid D-red a prilikom pisanja strukturnih formula, hidroksilna skupina je označena desno od potonjeg na numeriranju asimetričnog ugljikovog atoma (formule u prethodnoj dolje označeni su zvjezdicom). Drugi monosaharidi, u kojima je prostorna orijentacija vodika i hidroksilne skupine u posljednjem asimetričnom atomugarbonu je ista kao i lijevi glicerin aldehid L-red a prilikom pisanja strukturne formule, hidroksilna skupina u potonjem na numeriranju asimetričnog ugljičnog atoma ukazuje na lijevo.
U živim organizmima, biološke funkcije se uglavnom sintetiziraju i D.- Približava monosaharide i značajno rjeđe L.-.
Monosaharidi, koji imaju u molekuli od 5 i 6 ugljikovih atoma, u vodenoj otopini tvore stabilne cikličke poluacetale kao rezultat intramolekularne interakcije aldehida ili ketonske skupine s hidroksilnom skupinom, koja se najčešće nalazi u petom ili šestom ugljiku atom. U isto vrijeme, atom ugljika aldehida ili ketonske skupine (poluacetalni ugljikov atom) postaje asimetrična, dajući početak dva stereoizomerna oblika s međusobno suprotnom prostornoj orijentaciji vodika i hidroksilne skupine.
Zbog činjenice da su šesteročlani ciklički oblici monosaharida derivati \u200b\u200bheterocikličkog spoja pirande, oni se nazivaju puralizamum.Petočlani ciklički oblici monosaharida, koji su derivati \u200b\u200bheterocikličkog spoja Frana, nazvan
Vyut furananozami.
Aldehidni oblici heksoza u vodenoj otopini uglavnom postoje kao Pyranož, budući da su stabilniji sa šest samostalnih struktura. Fruktoza je prisutna u biljnim stanicama u furanskom obliku. Peroze se formiraju i piranous i furandoznim oblicima.
.
Cikličke formule koje su predložile V. Heuors obično koriste cikličke oblike monosaharida. U tim formulama, ciklička struktura Pyranoskog prikazana je u obliku šesterokuta, u kojem je linija u prvom planu označena čvrstim fontom. Preko i ispod ravnine šesterokutnih segmenata vertikalnih linija ukazuju na mjesto vodika, hidroksilnih skupina i drugih radikala. Atomi ugljika koje tvore cikličku strukturu u Hweuurskim formulama nisu zabilježeni.
U prostoru mogu postojati ciklički oblici monosaharida u obliku nekoliko konformacija. Pyrous struktura najčešće stvara konformaciju molekule u obliku "fotelja" ili "brodova". Stabilniji konformacija piranoza u obliku "stolica".
Fotoza furandozna oblik se vrlo često implementira u obliku dviju konformacija, koji se razlikuju u položaju drugog i trećeg ugljikovog atoma:
U reakcijama s monosaharidima kiselina, zbog alkoholnih hidroksila mogu tvoriti estere, od kojih mnogi igraju važnu ulogu u razmjeni tvari organizama. Posebno veliko biološko znanje ima estere fosfatnog monosaharida nastalih s ili tofosfornom kiselinom. U molekulama estera fosfatnih kiselina monosah vožnje, ostaci ortofosforne skraćene kiseline - (p). U biokemijskim transformacijama, slijedeći monosaharidni fosfatni esteri su najčešći.
Zbog interakcije hidroksilne skupine u polu-amotičnom atom ugljika, monosaharidi se mogu formirati derivate, nazvani glikozidi.Nesrećan dio glikozida (agilik), koji se povezuje s polu-amotičkim atomom ugljičnog monosaharida, može se prikazati s različitim spojevima (vidi poglavlje "glikozide"). Na primjer, s aromatskim aldehidom vanilina, glukozid se formira s aromatskim aldehidom vanilin.
glukukanin
Mnogi glukovinini se nakupljaju plodove vanilije. Kada se molekule glukusanilina dijele pod djelovanjem hidrolitičkih enzima, formira se aldehid vanilin, što je mirisna tvar koja se koristi u industriji hrane i parfema.
Prilikom obnavljanja aldehida i ketonskih skupina monosaharida se formiraju multi-alkoholi. Glicerin aldehid i dioksiaceton obnovljeni su u formiranje trotamskog alkohola - glicerina, riboza i ribala - s formiranjem petoro-humanog alkohola - ribe, glukoze i fruktoze - sa šest kaputa alkohola - sorbitol, mannose - manitol, galaktoza - dulcita.
Alkoholi nastali iz monosaharida imaju slatki okus. Oni su srednji metabolički proizvodi i mogu se akumulirati u slobodnom obliku u nekim biljkama. Sorbitol je prvi bio izoliran od ražljivih bobica, također se također nalazi u plodovima i lišćem šljiva, u plodu breskve, marelica, trešnje, u jabukama i krušcima.
Mannitis u značajnim količinama sadržani su u suhim ispuštanju na debla određenih vrsta pepela, pod nazivom "manna". Mnogo toga u gljivama i algama, luk, mrkva, ananas, osobito mnogi u moru kupus - do 20% suhe mase. Dulcitetis je sličan mannitetu na lišću i kori nekih stabala.
Prilikom zamjene hidroksilnih skupina u molekulama monosaharida na atomima vodika, formiraju se deoksiurofatirani šećeri, 2-deoksiriboza i L.-Renosa:
Deoksiriboza je dio deoksiribonukleotida, od kojih su konstruirane molekule dezoksiribonukleinske kiseline (DNA). L.- TheRand je dio mnogih biljnih gumpsa i glikozida, te u slobodnom obliku koji se nalazi u lišću Suma.
U molekulama amino derivatnih monosaharida, zamijenjena je hidroksilna skupina na amino skupini. U prirodi su najpoznatiji D.-Klutozamin I. D.-Galaktosamin:
Glukozamin je dio nekih polisaharida gljiva i raste, a također je strukturna komponenta hitina u insektima i bojama. Galaktosamin je strukturna komponenta nekih glikola dizora.
Aldehid i primarni alkohol (-Sn₂on) skupine monosaharida mogu se oksidirati u tvore karboksilne kiseline. U rezultatu oksidacije heksoze nastaju tri vrste kiselina: aldon, Alda-Jovoi uronik.Ako je oksidacija podvrgnuta aldehidima skupine heksoze, potonje se pretvaraju u aldonske kiseline. Na primjer, glukoza dovodi do glukonske kiseline, koji je međuprodukt u reakcijama pentoso fosfatnog ciklusa (vidi glavu uglucanja ugljikohidrata). Uz istovremenu oksidaciju aldehida i primarnih alkoholnih skupina, formiraju se dibazične oksine kiseline - aldarične kiseline. Proizvod glukoze oksidacije - glukarinska kiselina, mannoza - manrnarska kiselina, galaktoza - galactarna kiselina. Tijekom biokemijskih transformacija monosaharida, samo primarna alkoholna skupina može biti podvrgnuta oksidaciji, a aldehidna skupina ostaje nepromijenjena, u kojem slučaju dolazi do sinteze uronskih kiselina. Budući da ih aldehidna skupina ne oksidira, sposobne su formirati cikličke oblike.
Urališičke kiseline igraju ulogu srednjih proizvoda tijekom sinteze i transformacije monosaharida, služe kao strukturna baza od brojnih polisaharida - pektinskih tvari, hemiceluloze, biljne gume.
Kada se monosaharidi s koncentriranom kiselinom zagrijavaju, njihova dehidracija se javlja (cijepanje molekula vode), kao rezultat kojih se pentozi pretvaraju u furfurol, a heksoze u oksitylfurol, koji, kada kondenzacija s fenolom, daju obojene proizvode koji se koriste za kolorimetrijsko ja -cija šećera.
Pentozo: robose i deoksirboza - Dio RNA i DNA.
HXOZA: (Od 6 n 12 o 6) - glukoza - Glavni izvor energije, izgradnja staničnih membrana, detoksikanta.
Manoza - sastav sluzi organizma.
Galaktoza - To je dio mliječnog šećera (laktoza), neki od galaktizoida (cerebrumid je sastavni dio živčanog tkiva).
Fruktoza - Voćni šećer (put fruktoze je kraći i energično koristan od glukoze), (fruktozni fosforni eter - važan međuprodukt za proizvodnju energije i sinteze glukoze iz nesumnih komponenti; mnogo fruktoze je sadržano u sjemenskom tekućinu).
Prema kemijskoj strukturi glukoze i galaktoze - aldehydospi. Fruktoza - ketonepati. Razlike u strukturi osiguravaju različita svojstva (glukoza vraća metale iz njihovih oksida. Tako je osigurana detoksikacijska funkcija glukoze. Fruktoza je 2 puta sporija apsorbirana u crijevima, u usporedbi s glukozom, ali je put fruktoze je kraći i energično profitabilno).
Ali - c - n
N - s - on
N - s - on
Fruktoza glukoze
Svojstva monosaharida:
1) slatki okus, topljiv u vodi
2) kada oksidiraju 6 ugljikovih atoma. HXosis se formira hexuroninske kiseline: glukoza je glukozna, od galaktoze - galakturon.
Glukuronska kiselina: Bez interakcije s glukuronskom kiselinom, uklanjanje iz tijela bijarnih pigmenata
A) daje topljive tvari \u003d\u003e doprinosi uklanjanju toksičnih tvari iz tijela: steroidni hormoni netopivog netopljivih u vodi, dezintegracijske proizvode ljekovitih tvari;
B) je dio mukopolisaharida (zaštitna funkcija).
3) Oni mogu imati amino skupinu (NH2) - glukozamin glukoza amino, iz galaktosamina galaktoze.
4) Postupak razmjene monosaharida uključuje samo u aktivnom obliku - kao fosforni esteri. (G.).
Nekoliko monosaharida oblikuju oligosaharide. Disaharidi zaslužuju posebnu pozornost među oligosaharidima. To su spojevi koji se sastoje od dvije molekule monosaharida.
Najvažniji disaharidi.
Sakharoza - Cane (šećer repe). Sastoji se od fruktoze i glukoze. Najslađi; S enzimskim cijepanjem u tijelu pčela se dobiva. Aldehidna skupina kao dio saharoze je blokirana, saharoza nema restorativna svojstva.
Laktoza - mliječni šećer. Sastoji se od glukoze i galaktoze. Ovo je najvažnije ugljikohidratno mlijeko. Uz prirodno hranjenje novorođenčadi, to je glavni izvor ugljikohidrata.
Maltoza - sladni šećer. Sastoji se od dvije molekule glukoze. Pojavljuje se kao srednji proizvod prilikom cijepanja škroba.
Pitanja za samopouzdanje.
1) Što se zove ugljikohidrati?
2) Koje su funkcije ugljikohidrata u ljudskom tijelu?
3) Kako classm ugljikohidrate?
4) Ime predstavnika monosaharida.
5) Koja je vrijednost u tijelu Aldose i ketoze?
6) Koja je vrijednost u tijelu petoze? Glavni predstavnici.
7) Kakvo je značenje heksoze u ljudskom tijelu? Glavni predstavnici.
8) Kakvu biološku ulogu ne igra u tijelu?
9) Kakva je uloga heksuronske kiseline igraju u ljudskom tijelu?
10) U kojoj se tip monosaharida uključe u metabolizam?
11) Koja je razlika između glukoze iz fruktoze?
12) Koja su glavna svojstva monosaharida?
13) Kako se formiraju ooligosaharidi?
14) Navedite najvažnije disaharide.
15) Zašto ne sadrži saharozu posjeduju restorativna svojstva?
16) Koja je važnost laktoze?
Literatura V. S. Kamyshnikov str. 521 -522
Klasifikacija
Monosaharidi (monoziju) se klasificiraju s brojem ugljikovih atoma i prirodom karbonilne skupine.
Po broju ugljikovih atoma razlikuju:
- trioza - šećer s tri atoma ugljika,
- Tetroza - s četiri,
- petoze - pet,
- Hexseses - sa šest, itd.
Monosaharidi koji sadrže aldehidsku skupinu nazivaju se almozi, ketone-ketton. Često se ta imena kombiniraju kako bi se istovremeno prikazali broj ugljikovih atoma i prirodu karbonilne skupine. Na primjer: glukoza je Aldo-boboza, a fruktoza - ketogeksiza, jednostavna aldotrioza je glicerin aldehid, a protozoa ketotrioza je dihidroksiaceton:
Nomenklature monosaharidi
Imena monosaharida izgrađena su u skladu s njihovom klasifikacijom s krajem "oz": aldopentoza, Kethexosis, itd. Najčešći monosaharidi imaju trivijalna imena, na primjer, aldopentoza - riboza, ksiloza, arabinoza, deoksiriboza; aldogexose - glukoza, galaktoza; Kethexoza - fruktoza.
Prema nomenklaturi Židova, bilo koja aldopentoza je ime 2,3,4,5 - tetroksifnanala; aldokeksoza - 2,3,4,5,6 - pentagidroksigexanal; ketopenoza -1,3,4,5 - tetrahidroksipenon-2; Kethexoza (fruktoza) - 1,3,4,5,6 - pentagidroksigeksanon - 2, itd. Međutim, zamjenska nomenklatura u kemiji ugljikohidrata praktički se ne koristi i obično koriste trivijalna imena.
Struktura
Da bi razjasnili strukturu i stereokemiju monosaharida, kemikalije potrebne više od stotinu godina. Kao rezultat višegodišnjih studija, pronađeno je da su monosaharidi u kemijskoj prirodi polihidroksialdehidi ili polihidroksiketovi. Većina monosaharida ima linearni lanac ugljikovih atoma.
Najvažniji i tipičniji predstavnici monosaharida su glukoza (šećer od grožđa) i fruktozu (voćni šećer). Oni su emocionalni jedni prema drugima i imaju molekulsku formulu iz 6 h 12 o 6
Struktura monosaharida dokazana je istraživanjem mnogih znanstvenika. Provedene su brojne reakcije kako bi se uspostavila linearna struktura monosaharida, prisutnost aldehida i ketonskih skupina, hidroksilnih skupina.
Linearna struktura dokazana je smanjenjem glukoze u 2-jodheksanu pod djelovanjem jodida vodika. Prisutnost aldehidne skupine dokazana je činjenicom da se glukoza, kao i aldehida, spojeni s siinskom kiselinom (Kiliani, 1887):
,
gdje R - C5H1105
Osim toga, glukoza daje visokokvalitetne reakcije na aldehidsku skupinu: "srebro ogledalo" kada COH interagira i s tekućinom za sječe. U oba slučaja, aldehidna skupina je oksidirana do karboksila i formirana je gluconska kiselina:
Godine 1869., A. A. Collie je otkrio da glukoza reagira s pet molekula anhidrida octene kiseline, formirajući pet esterskih skupina, te je stoga peto-humani alkohol.
Fruktoza tijekom restauracije jodistana vodika također daje 2-jodhexana, što dokazuje svoju linearnu strukturu.
Prisutnost karbonilne skupine može se dokazati reakcijama interakcije sa sintičnom kiselinom ili s hidroksilaminom veličine soli:
Položaj karbonilne skupine u lancu ugljika dokazuje se činjenicom da se oksidacija fruktoze javlja s ruptom ugljikovog lanca i stvaranjem oksalovih i vinskih kiselina:
Kao glukoza, fruktoza reagira s pet molekula octenog anhidrida, formirajući pet esterskih skupina, stoga sadrži pet hidroksilnih skupina.
2. Monosaharidi
Prostorna izomerija
Kemijskom prirodom, monosaharidi su aldehylio ili ketošcificir. Najjednostavniji predstavnik monosaharida, aldotrioze, - glicerin aldehid (2,3-dihidroksipropanal).
S obzirom na strukturu glicerina aldehida, može se vidjeti da dva izomera, karakterizirana prostornoj strukturi i predstavljaju ogledalo refleksije jedni drugima, odgovaraju formuli:
Izomeri koji imaju identične molekularne formule, ali karakteriziraju mjesto atoma u prostoru prostorno ili stereoizomeri, Dva stereoizomera koji pripadaju jedni drugima kao objekt i zrcalni odraz s njim nazivaju se enantiomeri, Ova vrsta prostorne izomerije također se zove optički Izomerija.
Postojanje enantiomera u glicerin Aldehid mora biti u njegovoj molekuli kiralan atom ugljika, tj. Atom povezan s četiri različita supstituenta. Ako je u molekuli prisutno više od jednog kiralnog centra, količina optičkih izomera određuje se formulom 2 N, gdje je n broj kiralnih centara. U isto vrijeme, stereoizomeri koji nisu enantiomeri se zovu dijastereomeri.
Za sliku optičkih izomera na ravnini projekcije Fishera, Prilikom izgradnje Fisherovih projekcija, trebalo bi biti na umu da atomi ili skupine atoma koji leže na horizontalnoj liniji trebaju biti usmjereni na promatrača, tj. Izaći iz papirne ravnine. Atomi ili skupine atoma koji leže na vertikalnoj liniji i komponentama, u pravilu, glavni lanac je usmjeren iz promatrača, tj. Idi za ravninu papira. Za naši glicerol aldehidni izomeri koji se razmatraju, izgradnja ribarnih projekcija će se dogoditi kako slijedi:
Glicerin Aldehid usvojio je kao standard za označavanje optičkih izomera. U tu svrhu jedan od njegovih izomera bio je označen slovom D, a drugo - slovo L.
Pentoze i heksoze
Kao što je gore spomenuto, aldopentnoza i aldogeks najčešće su u prirodi. S obzirom na njihovu strukturu, može se zaključiti da aldopentoza ima 3 kiralna centra (označena zvjezdicom) i stoga se sastoje od 8 (2 3) optičkih izomera. Aldokexose brojevi 4 Kiralni centri i 16 izomera:
Uspoređujući strukturu potonjeg iz karbonilne skupine kiralnog ugljikohidratnog centra sa strukturom D- i L-glicerina aldehida, svi monosaharidi su podijeljeni u dvije skupine: D- i L-reda. Najvažniji predstavnici aldopentnoze su D-riboza, D-deoksiriboza, D-ksiloza, L-arabinoza, aldogeksoza - D-glukoza i D-galaktoza i Kehexosis - D-fruktoza. Projekcija Fisher nazvana monosaharida i njihovi prirodni izvori prikazani su u nastavku.
Monosaharidi postoje ne samo u obliku otvorenih (linearnih) oblika, koji su gore prikazani, ali iu obliku ciklusa. Ova dva oblika (linearna i ciklička) sposobna su spontano prijeći jedan drugoj u vodenim otopinama. Zove se dinamička ravnoteža između strukturnih izomera tautomerija, Formiranje cikličkih oblika monosaharida nastaje kao rezultat reakcije intramolekularnog vezanja jedne od hidroksilnih skupina na karbonilnoj skupini. Najstabilniji su pet- i šesteročlani ciklusi. Stoga se u formiranju cikličkih oblika ugljikohidrata formira furananozny (pet) i piranozny (šest) ciklusa. Razmotrite formiranje cikličkih oblika na primjerima glukoze i riboze.
Glukoza za biciklističke oblike pretežno pirous ciklus. Piranozni ciklus se sastoji od 5 atoma ugljika i 1 atom kisika. Svojom formacijom, hidroksilna skupina petog (od 5) ugljikovog atoma uključena je u pristupanju.
Na mjestu karbonilne skupine nastaje hidroksilna skupina, koja se zove glikozidi derivati \u200b\u200bglikozidne skupine ugljikohidrata - glikozidi, Još jedna prostorna značajka cikličkih oblika je stvaranje novog kiralnog centra (atoma od 1). Postoje dva optička izomera anomeri, Anomer, u kojem se glikozidna skupina nalazi kao i hidroksilna skupina koja određuje omjer monosaharida do D-ili L-reda, označen je slovom, drugim anomerom. Struktura monosaharida u cikličkom obliku često se prikazuje u formulama heuora. Takva slika omogućuje vam da vidite relativni položaj atoma vodika i hidroksilnih skupina u odnosu na ravninu prstena.
Prema tome, u otopini glukoze postoji u obliku tri oblika u kotrljanju ravnoteže, omjera između kojih je približno: 0,025% je linearni oblik, 36% - i 64% - -pod.
Riobozni oblici uglavnom pet-članih furandous ciklusa.
Kemijska svojstva
Kemijska svojstva monosaharida određena je prisutnošću u njihovim molekulama karbonilne skupine i alkoholnih hidroksila. Razmotrite o primjeru glukoze nekih monosaharidnih reakcija.
Kao poliatomski alkohol, glikol, otopina glukoze otapa bakar (ii) hidroksid talog da se dobije sveobuhvatni spoj.
Aldehidska skupina s oporavkom formira alkohole. Prilikom obnavljanja glukoze, formira se alkohol od šest kaputa sorbitol:
Sorbitol ima slatki okus i koristi se kao zamjena šećera. Za istu svrhu, koristi se ksilitis - proizvod ksiloznog oporavka.
U oksidacijskim reakcijama, mogu se oblikovati ovisno o prirodi oksidanata, jedno-os (Aldons) ili dvije osi (glucara) kiseline.
Većina monosaharida vraćaju šećere. Oni karakteriziraju: reakcija "srebro ogledalo"
i interakciju s fluidom za flingu (obnovu plavog Cu (OH) 2 do žutog CuOH i daljnje narančaste Cu 2 O).
Glikozidna skupina cikličkih oblika monosaharida ima povećanu reaktivnost. Dakle, kada se formiraju u interakciji s alkoholima, eteri se formiraju - glikozidi. Budući da u glikozidima nema glikozida hidroksila, oni nisu sposobni za tautomeriju, tj. Formiranje linearnog oblika koji sadrži aldehidsku skupinu. Glikozidi ne reagiraju s otopinom amonijaka srebrnog oksida i fluida za flingu. Međutim, u kiselom glikozidnom okruženju, lako se hidrolizira da se dobije spojevi izvora:
Prema djelovanju enzima sustava mikroorganizama, monosaharidi se mogu transformirati u različite organske spojeve. Takve se reakcije nazivaju fermentacijom. Alkoholna fermentacija glukoze je nadaleko poznata, kao posljedica toga etilni alkohol. Druge vrste fermentacije su također poznate, na primjer, mliječna kiselina, masna kiselina, limunonska kiselina, glicerin.