Углеводы

Общая постановка задачи: освоить методику качественного определения сахаров с помощью химических реакций.

Оборудование и реактивы:

1. Пробирки

2. 5%-ный водный раствор сульфата меди (II)

3. 10%-ный водный раствор щелочи (NaOH)

4. Аммиачный раствор оксида серебра

5. Реактив Селиванова

6. Раствор альдозы

7. Раствор кетозы

8. Водяная баня

9. Газовая горелка (или электрическая плитка)

Краткий конспект*:

 Задание 1. Взаимодействие моносахаридов с гидроксидом меди (II).

Реакцию с солями меди (II) выполняют как для альдозы, так и для кетозы. После нагревания полученных растворов сравнивают результаты. Обратите внимание, что альдегидная группа более активна в реакциях окисления, чем кето-группа.

Наблюдения записывают в виде уравнений реакций:

Задание 2. Взаимодействие кетозы с реактивом Селиванова.

Наблюдения записывают в виде уравнений реакций.

Задание 3. Реакция серебряного зеркала.

Обратите внимание, что для выполнения реакции серебряного зеркала необходима чистая пробирка, при добавлении аммиачного раствора оксида серебра в неё не должны попадать частицы осадка (в противном случае выпадение серебра будет происходить не на стенках пробирки, а в объеме раствора).

Наблюдения записывают в виде уравнений реакций.

Задание 4. Взаимодействие сахаров с медно-виннокислым комплексом (реактивом Фелинга).

Реактивы и материалы: 5%-ные растворы глюкозы, лактозы, сахарозы, реактив Фелинга А и Б.

Раствор А: сульфат меди в водном растворе (3,5 г на 50мл)

Раствор Б: тартрат калия, натрия в водно-щелочном растворе (17,3г сегнетовой соли и 6г гидроксида натрия в 50мл воды)

 В пробирке смешивают по 5 капель реактива Фелинга А и Б и используют в дальнейшей работе.

В три пробирки наливают по 5 капель исследуемых сахаров: в первую - глюкозу, во вторую - лактозу, в третью – сахарозу, и в каждую добавляют по 1-2 капли реактива Фелинга. Смесь в пробирках нагревают в водяной бане. Наблюдают выпадение оксида меди (I) в пробирках с глюкозой и лактозой. В пробирке с сахарозой сохраняется синий цвет

Восстанавливать соединения меди из реактива Фелинга при нагревании способны лишь те сахара, которые имеют в молекуле свободную альдегидную группу или глюкозидный гидроксил.

Сахароза не восстанавливает раствор Фелинга, что указывает на отсутствие в ее молекуле свободной альдегидной группы.

Задание 5.  Образование озазона глюкозы.

Реактивы: 0,5%-ный раствор глюкозы, солянокислый фенилгидразин, ацетат натрия.

В пробирку вносят небольшое количество кристаллов солянокислого фенилгидразина и такое же количество ацетата натрия, добавляют 3 капли раствора глюкозы. Ставят пробирку в заранее нагретую до кипения водяную баню. Через 10-15 минут в пробирке образуется желтый кристаллический осадок озазона глюкозы. В растворе смеси солянокислого фенилгидразина и ацетата натрия в результате обменной реакции образуется уксуснокислый фенилгидразин, последний, как соль слабой кислоты и слабого основания, сильно гидролизован и в растворе находится в равновесии со свободным фенилгидразином, который реагирует с углеводом. Синтез озазона протекает через стадии образования фенилгидразона и кетофенилгидразона глюкозы (см. ниже).                                                                                                               

Озазоны - труднорастворимые вещества желтого цвета - служат для идентификации углеводов.

Задание 6. Гидролиз сахарозы.

Реактивы: 1%-ный раствор сахарозы, 2 н раствор серной кислоты, реактив Фелинга (А и Б).

Наливают в 2 пробирки по 5 капель раствора сахарозы, в одну из пробирок добавляют 2 капли разбавленной серной кислоты. Обе пробирки одновременно нагревают в кипящей водяной бане 10-15 минут, затем охлаждают и проводят с содержимым каждой из них реакции с реактивом Фелинга..

Отмечают различия в результатах реакции для раствора сахарозы, нагревавшихся с кислотой и без кислоты.

Сахароза не имеет в молекуле ни свободных гликозидных гидроксилов, ни карбонильных групп и поэтому существенно отличается по реакционной способности от моносахаридов и большинства дисахаридов.

При гидролизе сахароза расщепляется на α,D-глюкопиранозу и β,D- фруктофуранозу.

Реакция с реактивом Фелинга указывает, что в результате гидролиза в растворе  появляются карбонильные группы, способные восстанавливать двухвалентную медь до оксида меди (I).

Задание 7. Гидролиз крахмала кислотами.

Реактивы: 2%-ный раствор крахмального клейстера, 2 н раствор серной кислоты, 0,1н раствор йода в KI, 2 н раствор гидроксида натрия, реактив Фелинга (А и Б).

В большую пробирку помещают 20 капель крахмального клейстера, 6 капель серной кислоты, пробирку встряхивают и ставят в кипящую водяную баню. Каждую минуту отбирают пипеткой по 1 капле гидролизата и переносят в пробирку с раствором йода. Для этого предварительно в 8 пробирок помещают по 1 капле раствора йода и по 5 капель воды.

Последовательные пробы обнаруживают постепенное изменение окраски при реакции с йодом (синюю, сине-фиолетовую, красно-фиолетовую, красновато-оранжевую, оранжевую и желтую).

Гидролиз крахмала заканчивают, когда гидролизат с йодом не будет давать цветной реакции. Раствор охлаждают, нейтрализуют раствором щелочи, добавляют 2 капли реактива Фелинга и нагревают. Выпадает осадок оксида меди (I), что указывает на присутствие мальтозы и глюкозы.

При нагревании с разбавленными минеральными кислотами крахмал подвергается гидролизу по следующей схеме:

крахмал               декстрины        мальтоза          глюкоза

Крахмал с йодом дает синее окрашивание, декстрины, в зависимости от величины цепочки, окрашиваются йодом в фиолетовые, красные, оранжевые цвета. Мальтоза и глюкоза не изменяют окраски йода.

Выводы:

Вопросы для самоконтроля:

1. Будет ли рибоза давать реакцию серебряного зеркала? Ответ обоснуйте.

2. Напишите таутомерные формы для альдопентозы.

3. Приведите примеры восстанавливающих и невосстанавливающих дисахаридов.  Покажите различия в их строении и химических свойствах.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №11