Углеводы. Моносахариды Курский государственный медицинский университет Кафедра биоорганической химии

Цель лекции: сформировать представление о взаимосвязи строения и свойств моносахаридов

План лекции Медико-биологическое значение моносахаридов; Стереоизомерия моносахаридов; Цикло-оксо-таутомерия моносахаридов; Реакции циклических форм моносахаридов; Реакции ациклических форм моносахаридов;

Классификация моносахаридов по характеру оксогруппы альдозы кетозы

триозы тетрозы пентозы гексозы Классификация моносахаридов по числу атомов углерода в цепи

Стереоизомерия моносахаридов CH 2 CH H C O OH альдогексоза **** N=2 n =2 4 =16 8 пар энантиомеров

Стереоизомерия моносахаридов C O H H H H H CH 2 OH HO OH CHO CH 2 OH HOH D-глицериновый альдегид D-глюкоза C O H HO H H CH 2 OH HO H H OH L-глюкоза энантиомеры

C O H H H H H CH 2 OH HO OH D-глюкоза HO C O H H H H H CH 2 OH OH D-галактоза C O H H H H H CH 2 OH HO OH HO D-манноза эпимеры диастереомеры

C O H H OH CH 2 OH H OH HCH 2 C O H H OH CH 2 OH H OH C O H H H CH 2 OH HO OH H D-рибозаD-ксилозаD-дезоксирибоза альдопентозы

CH 2 OH O H H H C HO OH D-фруктоза кетогексоза

Цикло-оксо-таутомерия моносахаридов

.. δ+

R-C O H + HO-RR-C OH H O-.. полуацетальный гидроксил R кислородный «мостик»

C O H CH 2 OH HO OH O C H CH 2 OH HO OH C H CH 2 OH HO OH O HO α β аномеры

O OH C H CH 2 OH HO OH α α-D-глюкопираноза OH HO CH 2 OH Формула Колли-Толленса Формула Хеуорса 1

O HO C H CH 2 OH HO OH β β-D-глюкопираноза OH HO CH 2 OH Формула Колли-Толленса Формула Хеуорса

C O H CH 2 OH HO OH O C H CH 2 OH HO OH α O HO C H CH 2 OH HO OH β

O C H CH 2 OH HO OH α α-D-глюкофураноза OH HO CH 2 OH Формула Колли-Толленса Формула Хеуорса 1

O HO C H CH 2 OH HO OH β β-D-глюкофураноза OH HO CH 2 OH Формула Колли-Толленса Формула Хеуорса

Моносахариды – циклические полуацетали многоатомных альдегидо- (кетоно-) спиртов, находящиеся в равновесии со своими ациклическими формами

Реакции циклических форм моносахаридов

Образование O-гликозидов OH HO CH 2 OH β-D-глюкопираноза CH 3 OH HCl газ OCH 3 OH HO CH 2 OH + O-метил-β-D- глюкопиранозид H2OH2O

Гидролиз гликозидов OC 2 H 5 OH HO CH 2 OH β-D-глюкопираноза H2OH2O H+H+ OH HO CH 2 OH + O-этил-β-D- глюкопиранозид C 2 H 5 OH

OH CH 2 OH β-D-рибофураноза C 2 H 5 NH 2 NHC 2 H 5 OH CH 2 OH N-этил-β-D- рибофуранозид + H2OH2O Образование N-гликозидов

Образование простых эфиров OH HO CH 2 OH β-D-глюкопираноза CH 3 I изб. NaOH OCH 3 OСH 3 H 3 СO CH 2 OСH 3 +H2OH2O+NaI O-гликозидная связь простая эфирная связь

OCH 3 OСH 3 H 3 СO CH 2 OСH 3 H 2 O, H + OH OСH 3 H 3 СO CH 2 OСH 3

Образование сложных эфиров OH HO CH 2 OH (CH 3 CO) 2 O избыток O-C-CH 3 OCOCH 3 OAc AcO CH 2 OAc O Ac β-D-глюкопираноза пентаацетилглюкоза

Гидролиз сложных эфиров O-C-CH 3 OCOCH 3 OAc AcO CH 2 OAc O Ac H 2 O, H + OH HO CH 2 OH +5 CH 3 COOH пентаацетилглюкоза β-D-глюкопираноза

Гидролиз сложных эфиров O-C-CH 3 OCOCH 3 OAc AcO CH 2 OAc O Ac H 2 O, NaOH OH HO CH 2 OH +5 CH 3 COONa пентаацетилглюкоза β-D-глюкопираноза

OH O=P-O-CH 2 HO 5-фосфат β-D-рибофуранозы 5

OH HO CH 2 -O-P=O OH 6 6-фосфат β-D-глюкопиранозы

Реакции ациклических форм моносахаридов

Восстановление моносахаридов C O H H H H H CH 2 OH HO OH [H] CH 2 OH H H H H HO OH D-глюкоза глюцит (сорбит)

Восстановление моносахаридов [H] D-ксилоза ксилит CH 2 OH H H OH CH 2 OH HO OH H C O H H H CH 2 OH HO OH H

Окисление моносахаридов Слабыми окислителями в щелочной среде C O H H H H H CH 2 OH HO OH D-глюкоза Ag(NH 3 ) 2 OH toto продукты окисления глюкозы + Ag + NH 3 + H2OH2O Cu(OH) 2 toto продукты окисления глюкозы + Cu 2 O + H2OH2O

Качественной реакцией на фруктозу реакция Селиванова

Окисление моносахаридов Слабыми окислителями в нейтральной и слабокислой среде C O H H H H H CH 2 OH HO OH D-глюкоза Br 2, H 2 O (HOBr) C O OH H H H H CH 2 OH HO OH D-глюконовая кислота

C O OH H H H H CH 2 OH HO OH Ca(OH) 2 C O O - H H H H CH 2 OH HO OH 2 Ca 2+ D-глюконовая кислота глюконат кальция

Окисление моносахаридов Сильными окислителями в сильнокислой среде C O H H H H H CH 2 OH HO OH HNO 3 COOH H H H H HO OH D-глюкаровая кислота D-глюкоза разбавл.

Получение глюкуроновой кислоты НО

Реакции брожения глюкозы глюкоза C 6 H 12 O 6 C 2 H 5 OH этанол + CO 2 CH 3 -CH-COOH OH молочная кислота HOOC-CH 2 -С-CH 2 -COOH COOH OH лимонная кислота

D-глюкозамин

N-ацетил-D-глюкозамин

Аскорбиновая кислота (витамин С)