Die Struktur von Monosacchariden. Die wichtigsten sind Pentose und Hexose Pentose-Struktur
Pentose: Ribose und Desoxyribose- sind Teil von RNA und DNA.
Hexosen:(C 6 H 12 O 6) - Glukose - Hauptenergiequelle, Aufbau von Zellmembranen, Entgifter.
Mannose- die Zusammensetzung des Schleims des Körpers.
Galaktose- ist ein Bestandteil von Milchzucker (Laktose), Bestandteil von Galaktoiden (Cerebroside - ein wesentlicher Bestandteil des Nervengewebes).
Fruktose- Fruchtzucker (Fruktose hat einen kürzeren und energetisch günstigeren Abbauweg als Glukose), (Phosphorsäureester der Fruktose ist ein wichtiges Zwischenprodukt für die Energie- und Glukosesynthese aus Nicht-Kohlenhydrat-Komponenten; viel Fruktose kommt im Samen vor).
Glukose und Galaktose sind ihrer chemischen Struktur nach Aldehydalkohole. Fructose ist ein Ketonalkohol. Unterschiede in der Struktur sorgen für unterschiedliche Eigenschaften (Glukose reduziert Metalle aus ihren Oxiden. Dies stellt die Entgiftungsfunktion von Glukose sicher. Fruktose wird im Darm 2-mal langsamer aufgenommen als Glukose, aber der Weg des Fruktoseabbaus ist kürzer und energetisch vorteilhaft).
HO - C - H
H - C - OH
H - C - OH
Glukose Fruktose
Eigenschaften von Monosacchariden:
1) süßer Geschmack, wasserlöslich
2) beim Oxidieren von 6 Kohlenstoffatomen eines Atoms in Mol. Hexosen werden Hexuronsäuren gebildet: aus Glucose - Glucuron, aus Galactose - Galacturon.
Glucuronsäure: Ohne Wechselwirkung mit Glucuronsäure wird die Ausscheidung von Gallenfarbstoffen aus dem Körper beeinträchtigt
A) vermittelt lösliche Stoffe => fördert die Ausscheidung toxischer Stoffe aus dem Körper: wasserunlösliche Steroidhormone, Zerfallsprodukte von Arzneimitteln;
B) ist ein Bestandteil von Mucopolysacchariden (Schutzfunktion).
3) Sie können eine Aminogruppe (NH 2) haben - Aminozucker werden aus Glucose-Glucosamin, aus Galactose-Galactosamin gebildet.
4) Im Stoffwechsel sind Monosaccharide nur in aktivierter Form enthalten - in Form von Phosphorsäureestern. (G-6F).
Mehrere Monosaccharide bilden Oligosaccharide. Unter den Oligosacchariden verdienen Disaccharide besondere Aufmerksamkeit. Dies sind Verbindungen, die aus zwei Monosaccharidmolekülen bestehen.
Die wichtigsten Disaccharide.
ZUCKER - Rohr (Rübenzucker). Besteht aus Fruktose und Glukose. Der Süßeste; durch enzymatischen Abbau im Bienenkörper wird Honig gewonnen. Da die Aldehydgruppe in Saccharose blockiert ist, besitzt Saccharose keine reduzierenden Eigenschaften.
LAKTOSE - Milchzucker. Besteht aus Glukose und Galaktose. Es ist das wichtigste Kohlenhydrat der Milch. Wenn Neugeborene gestillt werden, sind sie die wichtigste Kohlenhydratquelle.
MALTOZA - Malzzucker. Besteht aus zwei Glucosemolekülen. Es tritt als Zwischenprodukt beim Abbau von Stärke auf.
Fragen zum Selbststudium.
1) Was nennt man Kohlenhydrate?
2) Welche Funktionen haben Kohlenhydrate im menschlichen Körper?
3) Wie werden Kohlenhydrate klassifiziert?
4) Was sind die Vertreter der Monosaccharide?
5) Welche Bedeutung haben Aldose und Ketose im Körper?
6) Welche Bedeutung haben Pentosen im Körper? Wichtige Vertreter.
7) Welche Bedeutung haben Hexosen im menschlichen Körper? Wichtige Vertreter.
8) Welche biologische Rolle spielt Mannose im Körper?
9) Welche Rolle spielen Hexuronsäuren im menschlichen Körper?
10) In welcher Form werden Monosaccharide in den Stoffwechsel aufgenommen?
11) Was ist der Unterschied zwischen Glukose und Fruktose?
12) Was sind die wichtigsten Eigenschaften von Monosacchariden?
13) Wie entstehen Oligosaccharide?
14) Was sind die wichtigsten Disaccharide?
15) Warum hat Saccharose keine reduzierenden Eigenschaften?
16) Warum ist Laktose wichtig?
Literatur V.S.Kamyshnikov S. 521 -522
Monosaccharide sind einfache Kohlenhydrate, meist süß im Geschmack, leicht löslich in Wasser. Je nach Anzahl der Kohlenstoffatome im Molekül werden sie in Triosen, Tetrosen, Pentosen, Hexosen und Heptosen unterteilt. Aufgrund der Tatsache, dass sich in den Molekülen von Monosacchariden Aldehyd- oder Ketongruppen befinden, die Reduktionsreaktionen eingehen können, werden sie als reduzierende Zucker bezeichnet.
Monosaccharide mit einer Aldehydgruppe werden allgemein als Aldosen bezeichnet. Zu den wichtigsten pflanzlichen Aldosen zählen Glycerinaldehyd, Erythrose, Ribose, Xylose, Arabinose, Glucose, Mannose, Galactose. Monosaccharide mit einer Ketongruppe werden als Ketose bezeichnet. Dazu gehören Dioxyaceton, Ribulose, Xylulose, Fructose, Sedoheptulose.
Alle Monosaccharide außer Dioxyaceton enthalten asymmetrische Kohlenstoffatome und bilden daher Stereoisomere mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften. Wenn planpolarisiertes Licht durch Lösungen solcher Stereoisomere geleitet wird, wird eine Drehung der Polarisationsebene des Lichts nach rechts oder links um einen genau definierten Winkel beobachtet.
Asymmetrisch bezieht sich auf ein kovalent an vier verschiedene Atomgruppen gebundenes Kohlenstoffatom. Das Glyceraldehyd-Molekül enthält ein asymmetrisches Kohlenstoffatom (markiert mit einem Sternchen), Erythrose - 2, Ribose - 3, Glucose - 4.
Alle Monosaccharide mit einer räumlichen Anordnung von Wasserstoff und einer Hydroxylgruppe an dem asymmetrischen Kohlenstoffatom, das am weitesten von der Aldehyd- oder Ketongruppe entfernt ist (letztere durch die Nummerierung) ist die gleiche wie die von rechtsdrehendem Glycerinaldehyd, bezeichnet als D- eine Anzahl von und beim Schreiben ihrer Strukturformeln wird die Hydroxylgruppe entsprechend der Nummerierung rechts vom letzten asymmetrischen Kohlenstoffatom angegeben (in den folgenden Formeln ist sie mit einem Stern gekennzeichnet). Andere Monosaccharide, bei denen die räumliche Orientierung von Wasserstoff- und Hydroxylgruppen am letzten asymmetrischen Kohlenstoffatom der des linksdrehenden Glycerinaldehyds entspricht, werden als . bezeichnet L- eine Anzahl von und beim Schreiben ihrer Strukturformeln wird die Hydroxylgruppe an letzterer entsprechend der Nummerierung des asymmetrischen Kohlenstoffatoms links angegeben.
In lebenden Organismen werden sie überwiegend synthetisiert und erfüllen biologische Funktionen D-Formen von Monosacchariden und viel seltener L-Formen.
Monosaccharide mit 5 und 6 Kohlenstoffatomen in einem Molekül bilden als Ergebnis der intramolekularen Wechselwirkung einer Aldehyd- oder Ketongruppe mit einer Hydroxylgruppe, die sich meistens am fünften oder sechsten Kohlenstoffatom befindet, in wässriger Lösung stabile cyclische Halbacetale. In diesem Fall wird das Kohlenstoffatom der Aldehyd- oder Ketongruppe (Hemiacetal-Kohlenstoffatom) asymmetrisch, wodurch zwei stereoisomere Formen mit einander entgegengesetzter räumlicher Ausrichtung von Wasserstoff und Hydroxylgruppe entstehen.
Aufgrund der Tatsache, dass die sechsgliedrigen cyclischen Formen von Monosacchariden Derivate der heterocyclischen Pyran-Verbindung sind, werden sie als pyranozam. Fünfgliedrige cyclische Formen von Monosacchariden, die Derivate einer heterocyclischen Furanverbindung sind, werden genannt
Wyut Furanosen.
Aldehyd-Formen von Hexosen in wässriger Lösung existieren hauptsächlich in Form von Pyranosen, da ihre sechsgliedrige Struktur stabiler ist. Fructose liegt in Pflanzenzellen in Form von Furanose vor. Bei Pentosen werden sowohl Pyranose- als auch Furanoseformen gebildet.
.
Um die zyklischen Formen von Monosacchariden zu schreiben, werden normalerweise die von W. Heworth vorgeschlagenen zyklischen Formeln verwendet. In diesen Formeln wird die zyklische Struktur der Pyranose als Sechseck dargestellt, wobei die Linien im Vordergrund fett dargestellt sind. Oberhalb und unterhalb der Sechseckebene zeigen Segmente vertikaler Linien die Lage von Wasserstoff, Hydroxylgruppen und anderen Radikalen an. Die eine cyclische Struktur bildenden Kohlenstoffatome werden in den Hewors-Formeln nicht erfasst.
Im Weltraum können cyclische Formen von Monosacchariden in Form mehrerer Konformationen vorliegen. Die Pyranosestruktur bildet am häufigsten eine Stuhl- oder Bootsform des Moleküls. Die Pyranose-Konformation in der "Stuhl"-Form ist stabiler.
Die Furanoseform der Pentosen wird im Raum sehr oft in Form von zwei Konformationen realisiert, die sich in der Position des zweiten und dritten Kohlenstoffatoms unterscheiden:
Bei Reaktionen mit Säuren können Monosaccharide aufgrund von Alkoholhydroxylen Ester bilden, von denen viele eine wichtige Rolle im Stoffwechsel von Organismen spielen. Von besonderer biologischer Bedeutung sind Phosphatester von Monosacchariden, die mit Orthophosphorsäure gebildet werden. In den Molekülen von Phosphatestern von Monosacchariden werden Phosphorsäurereste als - (P) abgekürzt. Bei biochemischen Umwandlungen werden am häufigsten die folgenden Phosphatester von Monosacchariden gefunden.
Aufgrund der Wechselwirkung der Hydroxylgruppe am Halbacetal-Kohlenstoffatom können Monosaccharide Derivate bilden, die als Glykoside. Der kohlenhydratfreie Teil des Glykosids (Aglykon), der an das Halbacetal-Kohlenstoffatom des Monosaccharids gebunden ist, kann durch verschiedene Verbindungen dargestellt werden (siehe Kapitel "Glykoside"). Wenn beispielsweise b-D-Glucose mit dem aromatischen Aldehyd Vanillin kombiniert wird, entsteht ein Glykosid - Glucovanillin.
Glucovanillin
In Vanillefrüchten reichert sich viel Glucovanillin an. Wenn Glucovanillin-Moleküle unter der Wirkung hydrolytischer Enzyme abgebaut werden, entsteht der Aldehyd Vanillin, ein Duftstoff, der in der Lebensmittel- und Parfümindustrie verwendet wird.
Wenn die Aldehyd- und Ketongruppen von Monosacchariden reduziert werden, werden mehrwertige Alkohole gebildet. Glycerinaldehyd und Dioxyaceton werden reduziert, um einen dreiwertigen Alkohol zu bilden - Glycerin, Ribose und Ribulose - um einen fünfwertigen Alkohol zu bilden - Ribit, Glucose und Fructose - sechswertiger Alkohol - Sorbit, Mannose - Mannit, Galactose - Dulcit.
Aus Monosacchariden gebildete Alkohole haben einen süßen Geschmack. Sie sind Stoffwechselzwischenprodukte und können sich in einigen Pflanzen in freier Form anreichern. Sorbit wurde erstmals aus Vogelbeeren isoliert, es kommt auch reichlich in Früchten und Blättern von Pflaumen, in Früchten von Pfirsichen, Aprikosen, Kirschen, Äpfeln und Birnen vor.
Mannit kommt in beträchtlichen Mengen in getrockneten Sekreten an den Stämmen bestimmter Eschenarten vor, die als "Manna" bezeichnet werden. Es steckt viel davon in Pilzen und Algen, Zwiebeln, Karotten, Ananas, insbesondere in Algen - bis zu 20% des Trockengewichts. Dulcit wird wie Mannit auf den Blättern und der Rinde einiger Bäume ausgeschieden.
Wenn Hydroxylgruppen in Monosaccharidmolekülen durch Wasserstoffatome ersetzt werden, entstehen Desoxyderivate von Zuckern, darunter 2-Desoxyribose und L-ramnoza:
Desoxyribose ist ein Bestandteil von Desoxyribonukleotiden, aus denen Desoxyribonukleinsäure (DNA)-Moleküle aufgebaut sind. L-Ramnose ist ein Bestandteil vieler pflanzlicher Gummis und Glykoside und kommt in freier Form in Sumachblättern vor.
In den Molekülen von Aminoderivaten von Monosacchariden wird die Hydroxylgruppe durch die Aminogruppe ersetzt. In der Natur am bekanntesten D-Glucosamin und D-Galactosamin:
Glucosamin ist Bestandteil einiger Polysaccharide von Pilzen und Pflanzen und ist auch ein struktureller Bestandteil von Chitin in Insekten und Krebstieren. Galactosamin ist ein struktureller Bestandteil einiger Glykolipide.
Aldehyd- und primäre Alkohol(-CH&sub2;OH)-Gruppen von Monosacchariden können oxidiert werden, um Carbonsäuren zu bilden. Durch die Oxidation von Hexosen entstehen drei Arten von Säuren: aldonic, aldonic und Schaden. Werden die Aldehydgruppen von Hexosen oxidiert, werden diese in Aldonsäuren umgewandelt. Aus Glucose entsteht beispielsweise Gluconsäure, die ein Zwischenprodukt bei den Reaktionen des Pentose-Phosphat-Zyklus ist (siehe Kapitel „Kohlenhydratstoffwechsel“). Bei gleichzeitiger Oxidation der Aldehyd- und primären Alkoholgruppen entstehen zweibasige Hydroxysäuren - Aldarsäuren. Das Oxidationsprodukt von Glucose ist Glucarsäure, Mannose ist Mannarsäure, Galactose ist Galactarsäure. Bei biochemischen Umwandlungen von Monosacchariden kann nur die primäre Alkoholgruppe oxidiert werden, die Aldehydgruppe bleibt unverändert, wodurch die Synthese von Uronsäuren erfolgt. Da ihre Aldehydgruppe nicht oxidiert wird, können sie cyclische Formen bilden.
Uronsäuren spielen die Rolle von Zwischenprodukten bei der Synthese und Umwandlung von Monosacchariden, dienen als strukturelle Grundlage für eine Reihe von Polysacchariden - Pektinsubstanzen, Hemicellulosen, Pflanzengummis.
Wenn Monosaccharide mit einer konzentrierten Säure erhitzt werden, werden sie dehydratisiert (Eliminierung von Wassermolekülen), wodurch Pentosen in Furfural und Hexosen - in Oxymethylfurfural - umgewandelt werden, die bei Kondensation mit Phenol gefärbte Produkte ergeben, die für die kolorimetrische Bestimmung verwendet werden von Zuckern.
Einstufung
Monosaccharide (Monosen) werden nach der Anzahl der Kohlenstoffatome und nach der Art der Carbonylgruppe klassifiziert.
Durch die Anzahl der Kohlenstoffatome werden sie unterschieden:
- Triosen - Zucker mit drei Kohlenstoffatomen,
- Tetrosen - mit vier,
- Pentosen - mit fünf,
- Hexosen - mit sechs usw.
Monosaccharide mit einer Aldehydgruppe werden Aldosen genannt und Ketone werden Ketose genannt. Oft werden diese Namen kombiniert, um sowohl die Anzahl der Kohlenstoffatome als auch die Art der Carbonylgruppe anzuzeigen. Zum Beispiel: Glucose ist Aldohexose und Fructose ist Ketohexose, die einfachste Aldotriose ist Glyceraldehyd und die einfachste Ketotriose ist Dihydroxyaceton:
Nomenklatur der Monosaccharide
Die Namen der Monosaccharide werden entsprechend ihrer Klassifikation mit der Endung "oza" gebildet: Aldopentose, Ketohexose usw. Die in der Natur am häufigsten vorkommenden Monosaccharide haben Trivialnamen, zum Beispiel Aldopentosen - Ribose, Xylose, Arabinose, Desoxyribose; Aldohexosen - Glucose, Galactose; Ketohexose - Fruktose.
Gemäß der IUPAC-Nomenklatur hat jede Aldopentose den Namen 2,3,4,5 - Tetrahydroxypentanal; Aldohexose - 2,3,4,5,6 - Pentahydroxyhexanal; Ketopentose -1,3,4,5 - Tetrahydroxypentanon-2; Ketohexose (Fructose) - 1,3,4,5,6 - Pentahydroxyhexanon - 2 usw. Die Substituentennomenklatur in der Kohlenhydratchemie wird jedoch praktisch nicht verwendet und verwendet normalerweise Trivialnamen.
Struktur
Chemiker brauchten mehr als hundert Jahre, um die Struktur und Stereochemie von Monosacchariden aufzuklären. Als Ergebnis langjähriger Forschung wurde festgestellt, dass Monosaccharide chemischer Natur Polyhydroxyaldehyde oder Polyhydroxyketone sind. Die meisten Monosaccharide haben eine lineare Kette von Kohlenstoffatomen.
Die wichtigsten und typischsten Vertreter der Monosaccharide sind Glucose (Traubenzucker) und Fructose (Fruchtzucker). Sie sind zueinander isomer und haben die Summenformel C 6 H 12 O 6
Die Struktur von Monosacchariden wurde durch die Forschung vieler Wissenschaftler nachgewiesen. Eine Reihe von Reaktionen wurde durchgeführt, um die lineare Struktur von Monosacchariden, das Vorhandensein von Aldehyd- und Ketongruppen, Hydroxylgruppen festzustellen.
Die lineare Struktur wurde durch die Reduktion von Glucose zu 2-Jodhexan unter Einwirkung von Jodwasserstoff nachgewiesen. Das Vorhandensein einer Aldehydgruppe wurde dadurch nachgewiesen, dass Blausäure sowohl an Glucose als auch an Aldehyde addiert wird (Kiliani, 1887):
,
wobei R - C 5 H 11 O 5
Darüber hinaus reagiert Glucose qualitativ auf die Aldehydgruppe: ein „silberner Spiegel“ bei der Wechselwirkung mit OH und mit fehlender Flüssigkeit. In beiden Fällen wird die Aldehydgruppe zu Carboxyl oxidiert und es entsteht Gluconsäure:
Im Jahr 1869 fand A. A. Colley, dass Glucose mit fünf Molekülen Essigsäureanhydrid unter Bildung von fünf Estergruppen reagiert und daher ein fünfwertiger Alkohol ist.
Fructose ergibt bei Reduktion mit Jodwasserstoff auch 2-Jodhexan, was seine lineare Struktur beweist.
Das Vorhandensein einer Carbonylgruppe kann durch Wechselwirkungsreaktionen mit Blausäure oder mit Hydroxylaminsalzsäure nachgewiesen werden:
Die Lage der Carbonylgruppe in der Kohlenstoffkette wird dadurch bewiesen, dass die Oxidation von Fructose mit dem Aufbrechen der Kohlenstoffkette und der Bildung von Oxal- und Weinsäure erfolgt:
Wie Glucose reagiert Fructose mit fünf Essigsäureanhydrid-Molekülen, um fünf Estergruppen zu bilden, daher enthält sie fünf Hydroxylgruppen.
§ 2. MONOSACCHARIDE
Räumliche Isomerie
Monosaccharide sind aufgrund ihrer chemischen Natur Aldehyd- oder Ketoalkohole. Der einfachste Vertreter von Monosacchariden, Aldotriose, ist Glycerinaldehyd (2,3-Dihydroxypropanal).
Betrachtet man die Struktur von Glycerinaldehyd, so kann man feststellen, dass die angegebene Formel zwei Isomeren entspricht, die sich in ihrer räumlichen Struktur unterscheiden und ein Spiegelbild voneinander sind:
Isomere, die die gleichen Summenformeln haben, sich aber in der Anordnung der Atome im Raum unterscheiden, nennt man räumlich, oder Stereoisomere... Zwei Stereoisomere, die sich als Objekt und eine nicht zusammenfallende spiegelnde Reflexion aufeinander beziehen, heißen Enantiomere... Diese Art der räumlichen Isomerie wird auch genannt optisch Isomerie.
Die Existenz von Enantiomeren in Glycerinaldehyd ist auf die Anwesenheit in seinem Molekül zurückzuführen chiral Kohlenstoffatom, d.h. Atom an vier verschiedene Substituenten gebunden. Wenn mehr als ein chirales Zentrum in einem Molekül vorhanden ist, wird die Zahl der optischen Isomere durch die Formel 2 n bestimmt, wobei n die Zahl der chiralen Zentren ist. In diesem Fall werden Stereoisomere, die keine Enantiomere sind, genannt Diastereomere.
Um optische Isomere auf einer Ebene abzubilden, verwenden Sie Fisher-Projektionen... Bei der Konstruktion von Fisher-Projektionen ist zu beachten, dass auf einer horizontalen Linie liegende Atome oder Atomgruppen auf den Betrachter gerichtet sein sollten, d.h. gehen Sie aus der Ebene des Papiers. Auf einer senkrechten Linie liegende Atome oder Atomgruppen, die in der Regel die Hauptkette bilden, sind vom Beobachter weggerichtet, d.h. über die Papierebene hinausgehen. Für die betrachteten Isomere des Glycerinaldehyds werden die Fisher-Projektionen wie folgt konstruiert:
Als Standard für die Bezeichnung optischer Isomere wird Glycerinaldehyd akzeptiert. Dazu wurde eines seiner Isomere mit dem Buchstaben D und das zweite mit dem Buchstaben L bezeichnet.
Pentosen und Hexosen
Aldopentosen und Aldohexosen kommen, wie oben erwähnt, am häufigsten in der Natur vor. Betrachtet man ihre Struktur, kann man schlussfolgern, dass Aldopentosen 3 chirale Zentren (durch Sternchen gekennzeichnet) besitzen und daher aus 8 (2 3) optischen Isomeren bestehen. Aldohexosen haben 4 chirale Zentren und 16 Isomere:
Vergleicht man die Struktur der letzteren aus der Carbonylgruppe des chiralen Zentrums des Kohlenhydrats mit der Struktur von D- und L-Glycerinaldehyden, werden alle Monosaccharide in zwei Gruppen unterteilt: D- und L-Reihe. Die wichtigsten Vertreter der Aldopentosen sind D-Ribose, D-Desoxyribose, D-Xylose, L-Arabinose, Aldohexose – D-Glucose und D-Galactose sowie Ketohexose – D-Fructose. Fischers Projektionen der genannten Monosaccharide und ihrer natürlichen Quellen sind unten angegeben.
Monosaccharide existieren nicht nur in Form offener (linearer) Formen, die oben angegeben sind, sondern auch in Form von Zyklen. Diese beiden Formen (linear und zyklisch) können in wässrigen Lösungen spontan ineinander übergehen. Das dynamische Gleichgewicht zwischen Strukturisomeren heißt Tautomerie... Die Bildung von cyclischen Formen von Monosacchariden erfolgt als Folge der Reaktion der intramolekularen Addition einer der Hydroxylgruppen an die Carbonylgruppe. Am stabilsten sind fünf- und sechsgliedrige Zyklen. Wenn daher zyklische Formen von Kohlenhydraten gebildet werden, Furanose(fünfgliedrig) und Pyranose(sechsgliedrige) Zyklen. Betrachten wir die Bildung zyklischer Formen am Beispiel von Glucose und Ribose.
Während der Cyclisierung bildet Glucose überwiegend einen Pyranose-Zyklus. Der Pyranosezyklus besteht aus 5 Kohlenstoffatomen und 1 Sauerstoffatom. Bei ihrer Bildung nimmt die Hydroxylgruppe des fünften (C 5 ) Kohlenstoffatoms an der Addition teil.
Anstelle der Carbonylgruppe entsteht eine Hydroxylgruppe, die als bezeichnet wird glykosidisch, und die Derivate der Glycosidgruppe des Kohlenhydrats sind Glykoside... Ein weiteres räumliches Merkmal cyclischer Formen ist die Bildung eines neuen chiralen Zentrums (C1-Atom). Es treten zwei optische Isomere auf, die als bezeichnet werden Anomere... Das Anomer, in dem sich die glykosidische Gruppe befindet, wird ebenso wie die Hydroxylgruppe, die das Verhältnis des Monosaccharids zur D- oder L-Reihe bestimmt, mit einem Buchstaben bezeichnet, das andere Anomer mit einem Buchstaben. Die Struktur von Monosacchariden in zyklischer Form wird oft in Form von Hewors-Formeln dargestellt. Dieses Bild ermöglicht es Ihnen, die relative Position von Wasserstoffatomen und Hydroxylgruppen relativ zur Ringebene zu sehen.
Somit liegt Glucose in Lösung in Form von drei Formen vor, die sich im mobilen Gleichgewicht befinden, wobei das Verhältnis zwischen ungefähr 0,025% - lineare Form, 36% - - und 64% - - Form beträgt.
Ribose bildet hauptsächlich fünfgliedrige Furanosezyklen.
Chemische Eigenschaften
Die chemischen Eigenschaften von Monosacchariden werden durch das Vorhandensein einer Carbonylgruppe und Alkoholhydroxyle in ihren Molekülen bestimmt. Betrachten wir einige Reaktionen von Monosacchariden am Beispiel von Glucose.
Wie ein mehrwertiger Alkohol, Glykol, löst eine Glucoselösung Kupfer(II)-hydroxid-Niederschlag, um eine Komplexverbindung zu bilden.
Die Aldehydgruppe bildet bei der Reduktion Alkohole. Bei der Reduktion von Glucose entsteht ein sechswertiger Alkohol Sorbitol:
Sorbit hat einen süßen Geschmack und wird als Zuckerersatz verwendet. Für den gleichen Zweck wird auch Xylit, ein Produkt der Xylose-Reduktion, verwendet.
Bei Oxidationsreaktionen können je nach Art des Oxidationsmittels einbasige (Aldon) oder zweibasige (Glucar)säuren gebildet werden.
Die meisten Monosaccharide sind reduzierende Zucker. Sie zeichnen sich aus durch: die Reaktion des "Silberspiegels"
und Wechselwirkung mit Fehling-Flüssigkeit (Reduktion von blauem Cu (OH) 2 zu gelbem CuOH und dann orangefarbenem Cu 2 O).
Die glykosidische Gruppe der cyclischen Formen von Monosacchariden weist eine erhöhte Reaktivität auf. Bei der Interaktion mit Alkoholen werden also Ether gebildet - Glykoside. Da Glykosiden kein glykosidisches Hydroxyl fehlt, sind sie nicht in der Lage zur Tautomerie, d.h. die Bildung einer linearen Form, die eine Aldehydgruppe enthält. Glykoside reagieren nicht mit Ammoniaklösung von Silberoxid und Fehling-Flüssigkeit. In saurem Medium werden Glykoside jedoch leicht zu den Ausgangsverbindungen hydrolysiert:
Unter Einwirkung der Enzymsysteme von Mikroorganismen können Monosaccharide in verschiedene andere organische Verbindungen umgewandelt werden. Diese Reaktionen werden Fermentation genannt. Die alkoholische Gärung von Glucose ist weithin bekannt, wodurch Ethylalkohol gebildet wird. Auch andere Fermentationsarten sind bekannt, beispielsweise Milchsäure, Buttersäure, Zitronensäure, Glycerin.
