reakcje charakterystyczne cukrów, Notatki z Chemia

Pobierz reakcje charakterystyczne cukrów i więcej Notatki w PDF z Chemia tylko na Docsity! REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE CUKRÓW Grupa związków organicznych nazywanych węglowodanami, cukrami lub sacharydami obejmuje polihydroksylowe aldehydy i ketony oraz ich pochodne. Nazwa „węglowodany” pochodzi stąd, że większość tych związków zawiera węgiel, wodór i tlen w proporcjach wyrażonych wzorem Cn(H2O)m. Cukry proste (monosacharydy) klasyfikujemy według grup funkcyjnych i według ilości atomów węgla w cząsteczce. Rodzina aldoz obejmuje monosacharydy zawierające grupę aldehydową, a cukry z grupami ketonowymi są nazywane ketozami. W zależności od liczby atomów węgla w cząsteczce aldozy i ketozy dzielimy na triozy, pentozy, heksozy itd. Zgodnie z tym aldehyd glicerynowy jest aldotriozą, a dihydroksyaceton ketotriozą. Od początku XX w. przyjęte jest oznaczanie konfiguracji monosacharydów symbolami D i L, umieszczonymi przed ich nazwami. Symbole te określają konfigurację przy przedostatnim (licząc od grupy aldehydowej) atomie węgla. Jeśli rozmieszczenie podstawników przy przedostatnim atomie węgla jest takie samo, jak w aldehydzie D glicerynowym, to dany cukier należy do szeregu D, podczas gdy z aldehydu L glicerynowego wywodzą się cukry szeregu L. W chemii cukrów powszechnie stosowane są nazwy z charakterystyczną końcówką -oza np. glukoza, fruktoza, mannoza, galaktoza, arabinoza, ryboza. Odpowiednie formy łańcuchowe tych węglowodanów są przedstawione poniższymi wzorami. Wzory te uwzględniają konfiguracje przy asymetrycznych atomach węgla i są zapisywane według projekcji Fischera. Monosacharydy zawierające cztery lub więcej atomów węgla w cząsteczce występują w postaci pierścieniowych odmian tautomerycznych, tworzących się w wyniku powstawania wewnątrzcząsteczkowych wiązań półacetalowych. W formie półacetalowej cukry tworzą pięcio- lub sześcioczłonowe pierścienie heterocykliczne z atomem tlenu. Można je zatem uważać za pochodne furanu lub piranu. W postaci cyklicznej cukier występuje w dwóch odmianach α i β które różnią się konfiguracją przy półacetalowym (lub inaczej anomerycznym) atomie węgla. forma α forma β Monosacharydy łatwo ulegają reakcji z alkoholami, z tym że szczególną reaktywnością odznaczają się grupy OH przy półacetalowym atomie węgla. Tworzą się wtedy acetale, które w przypadku cukrów noszą nazwę glikozydów. Ponieważ monosacharydy mogą reagować z dowolnym związkiem zawierającym grupy OH, mogą więc tworzyć wiązania glikozydowe z innymi cukrami. 3. Reakcje na odróżnienie pentoz od heksoz a) Próba z floroglucyną (próba Tollensa) Furfural, powstały w silnie kwaśnym środowisku z pentoz, niejednokrotnie tworzy z pochodnymi fenolu produkty reakcji o barwie różnej niż barwa powstała w reakcji z hydroksymetylofurfuralem. Właściwość ta została wykorzystana w reakcjach odróżniania pentoz od heksoz. Wykonanie. Do 1 cm3 roztworu cukru dodać 1 cm3 stężonego HC1 i 1 cm3 roztworu floroglucyny w stężonym HC1. Ogrzać we wrzącej łaźni wodnej około 30 s. W obecności pentoz powstaje różowy produkt reakcji. b) Próba z orcyną (próba Biala) Wykonanie. Do 1 cm3 roztworu cukru dodać 1 cm3 stężonego HC1 i 1 cm3 roztworu orcyny w stężonym HC1. Ogrzewać do wrzenia przez około 30 s, następnie oziębić. W obecności pentoz powstaje zielony produkt reakcji. 4. Reakcje cukrów redukujących W środowisku alkalicznym formy pierścieniowe cukrów przechodzą w formy łańcuchowe, co wiąże się z uwolnieniem grupy aldehydowej lub ketonowej. Wolne grupy aldehydowe charakteryzują się właściwościami redukującymi. W reakcjach jakościowego i ilościowego oznaczania cukrów redukujących najczęściej wykorzystuje się redukcję jonów metali ciężkich. Ponieważ w środowisku zasadowym wodorotlenki tych metali wydzielają się w postaci koloidalnych osadów, co nie pozwala na wykazanie redukcyjności cukrów, zwykle dodaje się takie związki (np. winian sodowo-potasowy lub amoniak), które z wodorotlenkami metali ciężkich tworzą rozpuszczalne kompleksy. Na skutek dysocjacji takiego kompleksu w roztworze uwalniają się jony metalu, które mogą ulec redukcji przez cukier redukujący. a) Próba z alkalicznym roztworem soli miedzi (reakcja Fehlinga) Wykonanie. Do 1 cm3 roztworu cukru dodać 1 cm3 płynu Fehlinga I i Fehlinga II. (Dla ułatwienia można dodać 2 cm3 zmieszanych 1:1 płynów Fehlinga.) Po wymieszaniu ogrzewać kilka minut we wrzącej łaźni wodnej. W przypadku obecności cukrów redukujących powstaje czerwonoceglasty osad Cu2O. b) Próba z alkalicznym roztworem soli srebra (próba Tollensa) 2 AgNO3 + 2 NaOH -> 2 AgOH + 2 NaNO3 -> Ag2O + H2O + 2 NaNO3 Wykonanie. Do 3 cm3 1% roztworu AgNO3 dodać kilka kropli 10% roztworu NaOH, a następnie 10% roztwór NH3 do rozpuszczenia się osadu AgOH. Dodać 3-4 krople roztworu cukru i po wymieszaniu ogrzać we wrzącej łaźni wodnej. W obecności cukru redukującego pojawia się na ściankach probówki metaliczne srebro. Reakcja z 2,4-dinitrofenolem Wykonanie. Do 1 cm3 roztworu cukru dodać 3 cm3 odczynnika dinitrofenolowego (0,715g 2,4-dinitrofenolu; 0,25g fenolu; l,5g NaOH; l0g winianu sodowo-potasowego w 100 cm wody) i po wymieszaniu umieścić we wrzącej łaźni wodnej na około 2-3 min. W obecności cukrów redukujących pojawia się czerwono-brunatne zabarwienie pochodzące od nitroaminofenolu. Reakcja z błękitem metylenowym Wykonanie. Do 2 cm3 H2O dodać 4 krople 0,1% wodnego roztworu błękitu metylenowego i krople NaOH. Ogrzać probówkę we wrzącej łaźni wodnej przez około 1 min, następnie dodać około 1 cm3 roztworu cukru i ogrzewać. W obecności cukrów redukujących zanika niebieska barwa roztworu, co jest spowodowane redukcją błękitu metylenowego do bezbarwnego leukozwiązku. Ponowne pojawienie się niebieskiej barwy można spowodować, wstrząsając kilkakrotnie probówką z odbarwionym płynem. Zachodzi wówczas utlenianie zredukowanego związku tlenem z powietrza. 5. Identyfikacja nieznanego cukru w roztworze Otrzymany nieznany roztwór cukru zidentyfikować, przeprowadzając kolejne reakcje, w oparciu o tabelę: Glukoza Fruktoza Sacharoza Maltoza Arabinoza Skrobia Próba z 1 -naftolem + + + + + + Próba z tymolem + + + + + + Próba z antronem + + + + + + Próba z rezorcyną - + + - - - Próba z orcinolem - - - - + - Próba z fluoroglucyną ą - - - - + - Próba Fehlinga + + - + + - Próba lustra srebrnego + + - + + - Próba z błękitem metylenowym + + - + + - Próba z dinitrofenolem + + - + + -