Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Занятие № 15
Методические указания для студентов
ТЕМА: Углеводы
ЦЕЛЬ: Изучить основы строения, химических свойств важнейших моносахаридов в качестве теоретической базы для прогнозирования характера метаболических превращений в живом организме.
Теоретические вопросы
1. Важнейшие моно-и полисахариды, их классификация.
2 .Стереоизомерия: D- и L-стереохимические ряды. Понятие об энантио- и диастереомерах.
3. Открытые (линейные) и циклические формы монсахаридов. Формулы Фишера, Колли-Толленса и Хеуорса. Фуранозы и пиранозы, - и -аномеры.
4. Цикло-оксотаутомерия. Конформация пиранозных форм моносахаридов.
5. Строение наиболее важных пентоз (рибоза, ксилоза); гексоз (глюкоза, манноза, галактоза, фруктоза); дезоксисахаров (2-дезоксирибоза); аминосахаров (глюкозамин, маннозамин, галактозамин).
6. Химические свойства моносахаридов: нуклеофильное замещение у аномерного центра в циклических формах (O- и N-гликозиды), гидролиз гликозидов, окисление и восстановление альдоз, реакции спиртовых групп.
7. Аскорбиновая кислота, биологическая роль.
8. Нейраминовая кислота, биологическая роль.
9. Образование восстанавливающих (мальтоза, целлобиоза, лактоза) и невосстанавливающих (сахароза, трегалоза) дисахаридов.
Обучающие упражнения
Задание 1. Напишите схему взаимодействия -D-галактопиранозы с метанолом в присутствии кислотного катализатора в безводной среде.
Ответ:
-D-галактопираноза 1-метил--D-галактопиранозид
(формула Хеуорса)
Задание 2. Напишите реакции получения D-галактоновой и D-галактаровой кислот.
Ответ: D-галактоза имеет в своей структуре две характеристические группы: спиртовую и альдегидную, которые способны достаточно легко окисляться до карбоксильной группы.
В качестве мягкого окислителя используется бромная вода, которая в нейтральной или слабокислой избирательно окисляет только альдегидную группу D-галактоза с образованием D-галактоновой кислоты.
D-галактоза D-галактоновая кислота
Разбавленная азотная кислота окисляет не только альдегидную, но и спиртовую группу с образованием D-галактаровой кислоты.
D-галактоза D-галактаровая кислота
Задание 3. Приведите образование гликозидной связи между фруктозой и этиловым спиртом, назовите продукты реакции.
Ответ: Моносахариды взаимодействуют с гидроксилсодержащими соединениями (спиртами, фенолами) только по полуацетальному гидроксилу, в условиях кислотного катализа. Наличие полуацетального гидроксила характерно для циклических форм моносахаридов, поэтому реакцию образования гликозидной связи покажем между β-D-фруктофуранозой и этанолом. Продуктами реакции являются этил-β-D-фруктофуранозид и вода.
Задание 4. Уроновые кислоты (продукт ферментативного окисления моноз) образуют водорастворимые гликозиды с лекарственными веществами и их метаболитами, способствуя выведению последних из организма. Покажите реакции выведения ацетилсалициловой кислоты из организма с участием глюкуроновой кислоты.
Ответ: Первоначально ацетилсалициловая кислота (аспирин) подвергается реакции гидролиза с образованием салициловой кислоты, которая в дальнейшем связывается глюкуроновой кислотой и в виде водорастворимого глюкуронида выводится с мочой из организма.
ацетилсалициловая
кислота
Задание 5. Углеводы легко присоединяют по карбонильной группе анионы, в частности, цианид-ион. Реакции используется при лечении отравлений солями синильной кислоты, используемой в ювелирном производстве, при отравлении косточками свежих абрикосов, содержащих НCN, либо нитропруссидом Na2,[Fe(NO)(CN)5], который является высокоэффективным вазодилататором, оказывающим быстрый гипотензивный эффект, снижающим давление и потребность миокарда в кислороде.
Ответ: По карбонильной группе глюкозы происходит присоединение синильной кислоты к углеводородной цепи D-глюкозы. Продукт подвергается гидролизу с образованием амида глюконовой кислоты.
Задания для самостоятельной работы
Задание 1. Напишите формулы и строение энантиомеров следующих моносахаридов: -D-глюкопиранозы, -D-галактопиранозы, -D-фруктофуранозы, N-ацетил--D-галактозамина. По конфигурации какого хирального центра производится отнесение энантиомеров к D- или L-стереохимическому ряду?
Задание 2. Приведите формулы - и -аномеров глюкопиранозы и фруктофуранозы. Покажите цикло-оксо-таутомерию приведенных углеводов, наиболее устойчивые конформационные изомеры глюкопиранозы.
Задание 3. Напишите схемы реакции D-маннозы с метанолом, этиламином, гидроксидом меди.
Задание 4. Написать уравнения реакции окисления и восстановления D- глюкозы.
Задание 5. Приведите структурную формулу D- глюкозы:
- укажите реакции, свойственные данному соединению как многоатомному спирту (реакция с гидроксидом меди)
- приведите химизм реакций, доказывающих наличие карбонильной группы в структуре указанного вещества (реакция серебряного зеркала).
Задание 6. Опишите структуру и осуществите реакции D-маннозы с фенилгидразином, гидразином, гидроксидом меди (11), этанолом в кислой среде.
Задание 7. Приведите продукты реакции алкилирования иодистым метилом - D-глюкопиранозы.
Задание 8. Написать схему образования лактозы (-D-галактопиранозил-1,4--D-глюкопираноза). Привести химизм качественных реакций, доказывающих принадлежность лактозы к восстанавливающим биозам (окисление).
Задание 9. Приведите схему образования восстанавливающей биозы из -D глюкопиранозы (мальтозы).
Задание 10. Напишите схемы реакций гидролиза биоз : сахарозы, лактозы. Дайте полное название этим биозам.
Тестовые вопросы
1. Фруктоза С6Н12О6 относится к:
А) полисахаридам;
Б) моносахридам;
В) гетерополисахаридам;
Г) гомополисахаридам
2. Среди приведенных структур укажите формулу 2-N-ацетил-D-галактозамина (входит в состав гетерополисахарида соединительной ткани – хондроитинсульфата):
А) Б) В) Г)
3. Принадлежность альдогексоз к D или L стереоизомерам определяется по конфигурации:
А) второго углеродного атома;
Б) третьего углеродного атома;
В) четвертого углеродного атома;
Г) пятого углеродного атома
4. Укажите энантиомер для 2-дезокси-D-рибозы:
А) Б) В) Г)
5.Образование циклической формы глюкозы происходит при взаимодействии:
А) карбонильной группы и гидроксила при 4-ом атоме углерода;
Б) гидроксильных групп при атомах углерода с номерами 2 и 6;
В) карбонильной группы и гидроксила при 3-ем атоме углерода;;
Г) карбонильной группы и гидроксила при 4-ом или 5-ом атоме углерода;
6. Принадлежность фруктофуранозы к α-или β-аномерам определяют по расположению гидроксила относительно:
А) первого углеродного атома;
Б) второго углеродного атома;
В) третьего углеродного атома;
Г) четвертого углеродного атома
7. В организме в результате ферментативного окисления глюкозы образуется:
А) глюкуроновая кислота;
Б) глюкаровая кислота;
В) глюконовая кислота;
Г) сахарная кислота
8. Продуктом восстановления D-глюкозы является спирт:
А) сорбит;
Б) ксилит;
В) маннит;
Г) этанол
9. Синтез N-ацетил- D-нейраминовой кислоты (выстилает стенки сосудов, содержится в спинномозговой жидкости) осуществляется при участии:
А) пировиноградной кислоты и N-ацетил D-глюкозамина;
Б) пировиноградной кислоты и N-ацетил D-фруктозамина;
В) пировиноградной кислоты и N-ацетил D-галактозамина;
Г) пировиноградной кислоты и N-ацетил D маннозамина
10. Окрашивание раствора глюкозы в синий цвет в реакции со свежеосажденным Cu(OH)2 в присутствие щелочи подтверждает наличие в её молекуле:
А) первичноспиртовых групп;
Б) двух –ОН групп при соседних атомах углерода;
В) карбонильной группы;
Г) полуацетального гидроксила
11. Укажите невосстанавливающую биозу:
А) α-D-глюкопиранозил-1,4- α-D-глюкопираноза;
Б) α-D-глюкопиранозил-1,2-β-D-фруктопиранозид;
В) β-D-галактопиранозил-1,4- α-D-глюкопираноза
Г) β-D-глюкопиранозил-1,4- β-D-глюкопираноза
Методические указания составлены профессором Сторожок Н.М., доцентом Цымбал И.Н.
14.11.11
Зав. кафедрой общей и
биоорганической химии, профессор Н.М.Сторожок