8.
WŁASNOŚCI REDUKCYJNE
WĘGLOWODANÓW
ODCZYNY REDUKCYJNE CUKRÓW
Zasada:
Cukry krystaliczne oraz cukry rozpuszczone w roztworach obojętnych lub słabo
kwaśnych w temperaturze pokojowej występują najczęściej w formach pierścieniowych. Formy te pozbawione są wolnej grupy redukującej, poniewaŜ
uczestniczy ona w tworzeniu wewnątrzcząsteczkowego hemiacetalu. Natomiast
w roztworach zasadowych lub silnie kwaśnych cukry są obecne przede wszystkim w formach łańcuchowych, dzięki czemu mają wolne grupy aldehydowe,
bądź ketonowe. W tych warunkach cukry mogą zachowywać się, jak typowe
aldehydy lub ketony. Istotna róŜnica między aldehydami i ketonami polega na
ich odmiennym zachowaniu się wobec odczynników utleniających. Aldehydy
bardzo łatwo redukują słabe utleniacze (np. Cu+2, Ag+), wykazując swe własności redukcyjne, natomiast ketony z tymi słabymi utleniaczami nie reagują. Jednak cukry, które są ketonami, np. fruktoza, w środowisku zasadowym redukują
słabe utleniacze – podobnie jak aldozy. Wynika to z faktu, Ŝe ketozy (oraz aldozy) w środowisku zasadowym przechodzą w formę łańcuchową, która dzięki
przegrupowaniu tautomerycznemu do 1,2-endiolu pozostaje w równowadze
z epimerycznymi aldozami.
H
C
O
H
C
O H
H
C
O H
C
O H
HO
C
H
HO
C
C
O H
H
C
C
O H
H
C
O H
H
C
O H
H
C
O H
C
H
H
C
O H
H
C
O H
C H 2O H
O H
H
H
H
H
H
O
Na
O
C
HO
H
C
HO
H
D - ( + ) g lu k o z a
N aO H
H
w s p ó ln a fo r m a
e n o lo w a
D - (+ )m a n n o za
Na
OH
C H 2O H
C
O
HO
C
H
C
O H
H
C
O H
C H 2O H
D - ( - ) fr u k t o z a
1
Enolizacja monosacharydów w środowisku zasadowym (NaOH) doprowadza
do równowagi między epimerycznymi aldozami i ketozami. Własności redukcyjne są wykorzystywane do wykrywania oraz ilościowego oznaczania cukrów.
Najbardziej znane są próby, w których cukier redukuje kation metalu, sam utleniając się do kwasów aldonowych. Redukowanymi kationami są: Cu+2 w próbach Fehlinga, Benedicta, Barfoeda, Trommera; Ag+ w próbie Tollensa (próba
lustra srebrnego); Bi+3 w próbie Nylandera. Wygodnym odczynnikiem do utleniania aldoz jest woda bromowa, pod wpływem której powstają kwasy aldonowe, z glukozy w tych warunkach powstaje kwas glukonowy. Kwasy aldonowe
występują w uprzywilejowanej formie laktonowej.
Natomiast pod wpływem silniejszych utleniaczy (HNO3) aldozy utleniają się do
kwasów aldarowych, czyli polihydroksykwasów dikarboksylowych, zwanych
3
O H
HO
C
H
C
O H
H
O
C
C
H
H
N
H
O H
HO
O H
O
O
C
C
O H
H
H
C
C
C
O H
O H
O
H
O
O H
O H
C
H
C
O H
H
D - ( + ) g lu k o z a
C
H
O H
C
C
HO
H
O H
H
H
O wa
2
H o
,
m
r2 o
B br
a
d
C
C
H
o
w
H
C
O H
C H 2O H
k w a s D - g lu k a r o w y
k w a s D - g lu k o n o w y
H 2O
O
C
H
H
O H
C
C
H
C
O
O H
C H 2O H
D - g lu k o n o - 1 , 4 - la k to n
C
HO
C
H
H
H
HO
H
O
C
C
O H
C
O H
H
C
O
C H 2O H
D - g lu k o n o - 1 , 5 - la k to n
równieŜ kwasami cukrowymi. Poza tym pod wpływem stęŜonych zasad i
(…)
…(OH)2, poniewaŜ tworzy z nim
związek kompleksowy. Węglan sodu alkalizuje środowisko, ale w mniejszym
stopniu niŜ np. NaOH stosowany w próbie Fehlinga. Sprawia to, Ŝe odczyn Benedicta jest bardziej specyficzny dla cukrów niŜ odczyn Fehlinga, gdyŜ reakcja
przebiega w pH nieco niŜszym, a w tych warunkach kationy Cu+2 nie są redukowane przez inne związki, które mogą być obecne w materiale biologicznym…
…: rozpuścić na gorąco 24 g octanu miedzi (II) w 450 ml H2O i dodać 25 ml 8,5% roztworu kwasu mlekowego);
1% roztwór kleiku skrobiowego (1 g skrobi zawiesić w 10 ml zimnej wody, po
czym zawiesinę tę wlać do 80 ml wrzącej wody – po rozpuszczeniu ostudzić
i uzupełnić wodą do 100 ml); roztwór jodu w jodku potasu (płyn Lugola – 2 g
KJ rozpuścić w 5 ml H2O i w tym roztworze rozpuścić 1 g jodu, po czym uzupełnić…
…,
– 2 krople 0,5% roztworu fruktozy – do drugiej probówki,
– 4 krople 0,5% roztworu maltozy lub laktozy – do trzeciej probówki,
– 4 krople 0,5% roztworu sacharozy lub trehalozy – do czwartej.
• Wszystkie próby wstawić do wrzącej łaźni wodnej na 3 minuty. Po ochłodzeniu pod bieŜącą wodą, w próbach zawierających cukry redukujące wytrąca się
pomarańczowoczerwony osad Cu2O.
• Porównać wyniki reakcji…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)