Определение, классификация, изомерия, номенклатура

Углеводами называются многоатомные альдегидо- и кетоноспирты и их производные. Все углеводы классифицируются в зависимости от строения:

Моносахариды – многоатомные альдегидо и кетоноспиты не способные подвергаться гидролизу. В зависимости от числа атомов углерода в молекуле они делятся на тетрозы, пентозы, гексозы и т.д. В зависимости от наличия альдегидной и кетогруппы они делятся на альдозы и кетозы. В природе чаще всего встречаются пентозы и гексозы.

Полисахариды делятся на сахароподобные и несахароподобные. Олигосахариды содержат в молекуле от 2 до 10 остатков моноз. Часть олигосахаридов восстанавливает ионы металлов (меди, серебра) и называются восстанавливающими. Другие олигосахариды за счет специфического строения не способны восстанавливать эти ионы. Несахароподобные полисахариды содержат от десятков до десятков тысяч остатков моноз. Если молекула полисахарида состоит из остатков одного вида моносахаридов, то он называется гомополисахаридом, в противном случае – гетерополисахаридом.

12.2. МОНОСАХАРИДЫ: строение, оптическая изомерия.

Все моносахариды являются многоатомными альдегидо- и кето-спиртами, содержащими ассиметрические атомы углерода. В настоящее время изучены как их относительная, так и абсолютная конфигурация. Родоначальником альдоз является глицериновый альдегид:

Принадлежность того или иного моносахарида к D или L ряду определяется конфигураций ассиметрического центра, наиболее удаленного от карбонильной группы.

Изучение свойств моносахаридов (глюкозы, маннозы и др.) показало, они не реагируют с фуксинсернистой кислотой и бисульфитом натрия. Кроме этого, в природе существует в два раза больше стереоизомеров, чем предполагает формула Фишера. Это объясняется тем, что моносахариды могут существовать в двух таутомерных формах, способных переходить друг в друга. Циклическая форма образуется за счет взаимодействия карбонильной группы с гидроксилом, стоящим у четвертого или пятого атома углерода, при этом атом водорода гидроксильной группы присоединяется к кислороду карбонильной группы, образуя полуацетальный или гликозидный гидроксил. Атом кислорода гидроксильной группы после отщепления от него водорода соединяется с атомом углерода альдегидной группы с образованием кислородного мостика и замыканием цикла:

Если полуацетальный гидроксил находится с той же стороны, что и гидроксил, определяющий конфигурацию, то такая циклическая форма называется α-формой, в противном случае β-формой. α и β-Формы одного и того же моносахарида называются аномерами. Моносахариды, отличающиеся строением тетраэдра соседнего с карбонильной группой называются эпимерами.

Полное название любого моносахарида включает в себя указание на положение полуацетального гидроксила, принадлежность к D или L-ряду, название сахара и величину цикла.

Для более удобного и наглядного написания полуацетальных форм моноз Хеуорс предложил рассматривать их как производные тетрагидропирана и тетрагидрофурана (перспективные формулы):

Соответственно моносахариды будут называться пиранозами или фуранозами.

При переходе от проекционных формул к перспективным, атомы и группы, расположенные слева, следует написать сверху, а расположенные справа – снизу кольца. Концевую (последнюю по нумерации) СН₂ОН-группу в углеродной цепи располагают над плоскостью кольца, если атом, с которым она связана, имеет D-конфигурацию:

Для сахаров наблюдается явление мутаротации, т.е. изменение угла вращения плоскополяризованного света в свежеприготовленных растворах. Явление мутаротации связано со взаимными превращениями таутомерных форм моносахаридов и установлением равновесия между ними.