Главная >> Химия 10 класс. Габриелян. Углубленный уровень

Глава 5. Углеводы

Моносахариды. Гексозы. Глюкоза. Фруктоза

Установлено, что в растворе глюкозы, помимо линейных (альдегидных) молекул, существуют молекулы циклического строения, из которых состоит кристаллическая глюкоза. Превращение молекул линейной формы в циклическую можно объяснить, если вспомнить, что атомы углерода могут свободно вращаться вокруг σ-связей, расположенных под углом 109°28'. При этом альдегидная группа (1-й атом углерода) может приблизиться к гидроксильной группе пятого атома углерода. Под её влиянием π-связь в альдегидной группе разрывается и к атому кислорода присоединяется атом водорода, а «потерявший» этот атом кислород гидроксигруппы замыкает цикл.

В результате такого перестроения атомов образуется циклическая молекула. Циклическая формула отражает не только порядок связи атомов, но и их пространст- венное расположение.

В результате взаимодействия альдегидной группы и гидроксила при С ₅ появляется новая гидроксигруппа у первого атома углерода. Этот гидроксил называют гликозидным. Гликозидный гидроксил может занять в пространстве два положения — над и под циклом, а потому возможны две циклические формы глюкозы:

а) α-форма глюкозы — гидроксильные группы при первом и втором атомах углерода расположены по одну сторону кольца молекулы;
б) β-форма глюкозы — гидроксильные группы находятся по разные стороны кольца молекулы.

В водном растворе глюкозы в динамическом равновесии находится несколько изомерных форм, в том числе циклическая β-форма:

В установившемся динамическом равновесии преобладает β-форма (около 63%), так как она энергетически предпочтительнее. Доля же линейной формы в равновесии очень мала (всего около 0,0026%).

Динамическое равновесие можно сместить. Например, при действии на глюкозу аммиачного раствора оксида серебра (при нагревании) количество её линейной (альдегидной) формы, которой в растворе очень мало, все время пополняется за счёт циклических форм, и глюкоза полностью подвергается окислению до глю- коновой кислоты.

Химические свойства глюкозы

Химические свойства глюкозы, как и любого другого органического вещества, определяются её строением. Так как глюкоза является одновременно и альдегидом, и многоатомным спиртом, для неё характерны свойства и многоатомных спиртов, и альдегидов.

Реакции глюкозы как многоатомного спирта

Глюкоза даёт качественную реакцию многоатомных спиртов (вспомните глицерин) со свежеполученным гидроксидом меди (II), образуя ярко-синий раствор соединения меди (II).

Глюкоза, подобно спиртам, может образовывать сложные эфиры.

Реакции глюкозы как альдегида

Окисление альдегидной группы. Глюкоза способна окисляться в соответствующую (глюконовую) кислоту и давать качественные реакции альдегидов:

Реакция «серебряного зеркала»:

Реакция со свежеполученным гидроксидом меди (II) происходит при нагревании:

Восстановление альдегидной группы. Глюкоза может восстанавливаться в соответствующий спирт (сорбит):

Реакции брожения

Эти реакции протекают под действием особых биологических катализаторов белковой природы — ферментов.

Спиртовое брожение. Оно издавна применялось человеком для получения этилового спирта и алкогольных напитков:

Молочнокислое брожение. Этот вид брожения составляет основу жизнедеятельности молочнокислых бактерий и происходит при скисании молока, квашении капусты и огурцов, силосовании зелёных кормов:

<<< К началу      Окончание >>>