Тема: Дисахариды.
Строение дисахаридов. Способ сочленения циклов.
Дисахариды – это сахароподобные сложные углеводы, молекулы которых при гидролизе распадаются на две молекулы моносахаридов. Молекулярная формула дисахаридов C12H22O11.
Дисахариды содержатся в продуктах природного происхождения:
- в виде сахарозы (свекловичный сахар) в большом количестве, до 28%, – в сахарной свёкле и сахарном тростнике;
- в форме лактозы (молочный сахар) – в молоке;
- в виде трегалозы (грибной сахар) – в грибах, в дрожжах, высших растениях;
- в виде мальтозы (солодовый сахар) образуется при частичном гидролизе крахмала и др.
По своему строению дисахариды могут быть отнесены к гликозидам - соединениям, молекулы которых состоят из двух частей: углеводного остатка и другого органического фрагмента (агликона), соединенных через гетероатом (соответственно различают О-, N-, S-гликозиды).
Таким образом, к особенностям строения дисахаридов нужно отнеси:
- тип гликозидной связи, соединяющей остатки моносахаридов (α- или β-),
- наличие (отсутствие) полуацетального гидроксила.
Важнейшие дисахариды – сахароза, мальтоза и лактоза. Все они являются изомерами и имеют формулу С 12Н22О11, однако их строение различно.
Физические свойства: Дисахариды – твёрдые, кристаллические вещества, от слегка белого до коричневатого цвета, хорошо растворимые в воде и в 45 – 48°-градусном спирте, плохо растворимы в 96-градусном спирте, имеют оптическую активность; сладкие на вкус.
Лактоза – состоит из остатков глюкозы и галактозы:
Сахароза – состоит из остатков глюкозы и фруктозы:
Молекула сахарозы состоит из двух циклов: шестичленного остатка альфа-глюкозы в пиранозной форме и пятичленного остатка фруктозы в фуранозной форме, соединенных за счёт гликозидного гидроксила глюкозы.
Образование сахарозы происходит в клетках растений под действием ферментов. В 1953 году французский химикР. Лешье впервые в лабораторных условиях провёл синтез сахарозы, который современники назвали «покорением эвереста органической химии»
Мальтоза – состоит из двух остатков глюкозы:
Восстанавливающие и невосстанавливающие свойствадисахаридов как следствие сочленения циклов.
Наличие (отсутствие) полуацетального гидроксила.
Последнее позволяет отнести определенный дисахарид к классу восстанавливающих или невосстанавливающих сахаров. Для восстанавливающих дисахаридов характерна возможность образования открытой формы, и, следовательно, наличие восстановительных свойств.
В зависимости от того, какой гидроксил второго моносахарида участвует в образовании связи с первым моносахаридом, различают дисахариды двух типов: восстанавливающие (редуцирующие) и невосстанавливающие.
У восстанавливающих дисахаридов связь между моносахаридными остатками образована за счёт полуацетального гидроксила одной молекулы и спиртового гидроксила (чаще всего при четвёртом атоме углерода) второй молекулы.
Вспомнить: полуацетали - соединения, отвечающие структуре: R−CH(OH)−OR′, где R и R' - алкильные радикалы.
Важнейшие представители восстанавливающих моносахаридов: мальтоза, лактоза. В растворе они находятся в таутомерных формах: циклической (полуацетальной) и гидроксикарбонильной (альдегидной).
Молекула мальтозы (солодовый сахар) и лактозы (молочный сахар) состоят из двух молекул α-D-глюкозы:
У невосстанавливающих дисахаридов связь между моносахаридами образована с участием обоих полуацетальных гидроксилов.
Поэтому невосстанавливающие дисахариды не могут переходить в другие таутомерные формы. Важнейшими их представителями являются сахароза (свекловичный сахар) и трегалоза (грибной сахар).
В сахарозе остаток α-D-глюкозы связан с остатком β-D-фруктозы 1-2-гликозидной связью, а в природной трегалозе два остатка D-глюкозы связаны α-1,1-гликозидной связью.
При гидролизе расщепляются на составляющие их моносахариды за счёт разрыва гликозидных связей между ними. Эта реакция является обратной процессу образования дисахаридов из моносахаридов.
При конденсации дисахаридов образуются молекулы полисахаридов.
По химическим свойствам дисахариды можно разделить на две группы:
1) восстанавливающие
2) н евосстанавливающие
К первой группе относятся: лактоза, мальтоза, целлобиоза. Ко второй: сахароза, трегалоза.