Химические свойства моносахаридов

1. Реакции моносахаридов по карбонильной группе:

а) явление мутаротации - самопроизвольное изменение угла вращения плоскости поляризации света при стоянии свежеприготовленного раствора углевода (физический смысл этого значения). Например, величина удельного вращения для α -D-глюкозы [α ]_D²⁰ = +112^о. При стоянии раствора эта величина снижается до +52, 5^о. Для β -глюкозы угол вращения повышается с +18, 7^о до +52, 5^о. Таким образом достигается равновесная концентрация аномерных α - и β -форм в растворе.

Химический смысл явления мутаротации - взаимное превращение α - и β -форм моноз через промежуточное образование оксо-формы:

б) реакции восстановления моносахаридов приводят к образованию многоатомных спиртов - альдитов (альдитолов). В качестве восстановителей применяют H₂, Ni; H₂, Pd; NaBH₄; Na, спирт и т. д.:

в) реакции окисления моносахаридов действием мягких окислителей (аммиачный раствор оксида серебра Ag(NH₃)₂OH; щелочной раствор гидроксида меди Cu(OH)₂; бромная вода Br₂, H₂O) приводят к образованию альд оновых кислот.

Кетозы в щелочной среде изомеризуются с образованием альдоз (эпимеризация), которые дальше окисляются с образованием альдоновых кислот.

При действии на альдозы более сильного окислителя, например разбавленной HNO₃, окислению подвергается не только альдегидная группа моноз, но и первичная спиртовая. При жестком окислении образуются альд аровые кислоты:

Если предварительно защитить альдегидную группу в монозе, превратив ее в ацеталь, и избирательно окислить первичную спиртовую, то образуются уроновые кислоты:

г) реакции моносахаридов с нуклеофилами:

- реакция с циановодородом HCNприводит к увеличению углеродного скелета моносахарида на один ассиметрический атом углерода. В результате образуется смесь диастереомерных нитрилов:

- реакции замещения кислорода карбонильной группы моносахаридов на азот с N-нуклеофилами: NH₂OH, NH₂NH₂, NH₂NHC₆H₅.

д) дегидратация моносахаридов под действием кислот HCl, H₂SO_4. При нагревании с концентрированными кислотами пентозы образуют фурфурол, гексозы – 5-гидроксиметилфурфурол.

2. Реакции моносахаридов по гидроксильным группам. Все эти реакции записываются для циклической формы моноз:

а) рекации алкилирования моносахаридов приводят к образованию простых эфиров. Наиболее активен в этих реакциях полуацетальный гидроксил, который, в отличие от остальных гидроксильных групп, может алкилироваться слабым алкилирующим средством - спиртом:

В реакции алкилирования моносахаридов сильными алкилирующими средствами (галогеналканами, диалкилсульфатами) участвуют все гидроксильные группы монозы:

б) реации ацилирования моносахаридов галогенангидридами и ангидридами кислот приводят к образованию сложных эфиров. В реакции участвуют все гидроксильные группы: