Стереоизомерия моносахаридов.

Глюкоза – оптически деятельное вещество, её растворы способны вращать плоскость поляризованного света вправо или влево, т.е. для глюкозы характерна оптическая изомерия (оптическая активность - хиральность).

Свет - поток электромагнитных волн, которые являются поперечными колебаниями электрических и магнитных векторов, перпендикулярных друг другу и направлению луча. Если такой пучок света пропустить через призму из исландского шпата - призма Николя, то из этой призмы свет выйдет поляризованным, т.е. электрические и магнитные волны будут иметь строго определённое направление. Если этот поляризованный свет пропустить через растворы некоторых веществ, то плоскость поляризации несколько поворачивается. Такие вещества называются оптически активными. Наука, занимающаяся этими вопросами, называется стереохимией.

1. Призма Николя.

2. Кювета с оптически деятельным веществом.

3. Поляризованный свет (плоскость поляризации наклонна).

Оптические изомеры могут быть у веществ, имеющих асимметрический атом углерода, т.е. атом углерода, соединённый с четырьмя различными заместителями (термин введён Вант - Гоффом). Полученные структуры относятся друг к другу как предмет и его зеркальное изображение.

Знак теоретически определить нельзя, а только опытным путём в поляриметре. Оптические изомеры или оптические антиподы, энантиомеры. В природе встречаются только D - глюкоза. L - антипод был получен синтетически.

Число оптических изомеров определяется по формуле , где n- число асимметрических атомов углерода. У глюкозы - 16 оптических изомеров.

Химические свойства.

Химические свойства глюкозы обусловлены наличием в молекуле альдегидной ( в линейной форме) и гидроксильных групп.

1. Сходство со спиртами.

   1. С Cu(ОН)₂ даёт качественную реакцию для многоатомных спиртов.

2. Реакция этерификации.

Глюкоза легко образует эфиры. Полученный сложный эфир содержит 5 остатков уксусной кислоты, что доказывает наличие пяти гидроксогрупп в молекуле глюкозы.

2. Сходство с альдегидами.

   1. Окисление.

а) Мягкое окисление.

Глюкоза даёт реакцию «серебряного зеркала» и взаимодействует со свежеприготовленным раствором гидроксида меди(II) при температуре, т.е. даёт качественные реакции на альдегиды.

Альдоновая кислота

б) Жёсткое окисление (сильное).

При действии на глюкозу более сильным окислителем, например, концентрированной азотной кислотой происходит превращение в карбоксильную группу не только карбонильной, но и первичноспиртовой. Образуется глюкаровая кислота.

глюкаровая кислота

2. Восстановление.

Глюкоза восстанавливается до шестиатомного спирта - сорбита. В качестве катализатора используется амальгама натрия и борогидрид натрия (NaBH₄).

3. Специфические свойства.

а. Спиртовое брожение.

C ₆H₁₂О₆ ^{дрожжи, 5 С} 2С₂Н₅ОН + 2CO₂

б. Молочнокислое брожение.

С ₆Н₁₂О₆ ^{молочные бактерии} 2СН₃ – СН – СООН

|

ОН

Молочная кислота (-оксипропионовая)

Образуется в мышцах при больших физических нагрузках, когда организм не успевает подводить кислород в нужном количестве - у спортсменов после нагрузки резко повышается количество молочной кислоты в крови.

в. Маслянокислое брожение.

С ₆Н₁₂О₆ ^{масл. бактерии} СН₃ – СН₂ – СН₂ – СООН + 2Н₂ + 2СО₂

г. Лимоннокислое брожение.

ОН

|

С ₆Н₁₂О₆ + 3[О] ^грибки НООС – СН₂ – С – СН₂ – СООН

-2Н₂О |

СООН

Лимонная кислота

Глюкозу в промышленности получают гидролизом крахмала и древесины (целлюлозы). В природе в процессе фотосинтеза.

( C₆H₁₀O₅)_n + nH₂O nC₆H₁₂O₆