REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE CUKROWCÓW

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z charakterystycznymi reakcjami barwnymi cukrów prostych, dwucukrów i wielocukrów. Reakcje te umożliwiają odróżnienie cukrowców od innych związków organicznych, a także pozwalają określić strukturę cząsteczki cukrowca i stwierdzić obecność poszczególnych grup funkcyjnych.

Przed przystąpieniem do ćwiczeń zapoznać się, które z wymienionych cukrów należą do: cukrów prostych, dwucukrów, wielocukrów, cukrów redukujących i nieredukujących, pentoz, heksoz, ketoz i aldoz.

Sprzęt i odczynniki:

• statyw z probówkami,

• łaźnia wodna,

• roztwór jodu w jodku potasowym (płyn Lugola),

• odczynnik Benedicta,

• odczynnik Barfoeda,

• odczynnik Seliwanowa,

• 1% roztwór arabinozy,

• 1% roztwór d-ksylozy,

• 1% roztwór glukozy,

• 1% roztwór fruktozy,

• 1% roztwór maltozy,

• 1% roztwór laktozy,

• 1% roztwór sacharozy,

• 1% roztwór skrobi,

• woda destylowana.

1. Wykrywanie wielocukrów (próba Lugola)

Cukrowce o dużych wymiarach i uporządkowanej strukturze tworzą z jodem barwne kompleksy. Przykładowo składniki skrobi - amyloza i amylopektyna, barwią się pod wpływem jodu na kolor niebieski i fioletowy, natomiast glikogen daje barwę brunatnoczerwoną, a dekstryny - czerwoną.

Wykonanie doświadczenia

Odmierzyć do probówek po l mililitrze roztworu skrobi, d-ksylozy, sacharozy, glukozy i wody destylowanej. Następnie dodać po l ml płynu Lugola, a po wymieszaniu zanotować wynik reakcji.

Probówka z wodą destylowaną pozwala na zróżnicowanie koloru roztworów wynikające z barwy samego płynu Lugola, a barwą będąca efektem reakcji wielocukrów.

2. Odróżnianie cukrów redukujących od nieredukujących (próba Benedicta)

W próbie tej wykorzystuje się właściwości redukujące niektórych cukrów wynikające z obecności wolnych grup karbonylowych. Ma to miejsce w przypadku wszystkich monosacharydów oraz tych dwucukrów, których grupy karbonylowe nie są zablokowane.

Wymienione własności powodują, iż w środowisku alkalicznym cukrowce mogą redukować tlenki i wodorotlenki metali ciężkich, np. miedzi, same ulegając utlenianiu do kwasów karboksylowych.

Odczynnik Benedicta składa się z soli miedzi (CuS0₄), czynnika alkalizującego (Na₂CO₃) oraz cytrynianu sodu. Związek o charakterze zasadowym powoduje przejście soli miedzi w wodorotlenek miedziowy, a oprócz tego w środowisku alkalicznym następuje ujawnienie grupy karbonylowej cukrowca, gdyż w środowisku tym cukry występują głównie w formie łańcuchowej. Odczynnik Benedicta, oprócz soli miedzi (CuS0₄) i czynnika alkalizującego (Na₂CO₃), zawiera również cytrynian sodu; zapobiega to wypadaniu nierozpuszczalnego w wodzie wodorotlenku miedziowego. W obecności cytrynianu tworzy się rozpuszczalny kompleks miedziowy, który w miarę reakcji wolnych jonów Cu⁺ ulega rozpadowi, dostarczając nowych jonów miedziowych. Jony te, redukowane do Cu⁺, tworzą nierozpuszczalny osad tlenku miedziowego - Cu₂O.

Wykonanie doświadczenia

Przygotować 9 probówek z 2,5 ml odczynnikiem Benedicta. Do każdej probówki wprowadzić po 0,5 ml roztworu innego cukru - d-ksylozy, arabinozy, glukozy, fruktozy, maltozy, laktozy, sacharozy, skrobi i wody destylowanej. Zawartość probówek zamieszać i umieścić we wrzącej łaźni wodnej na czas 5 minut. Po tym czasie probówki wyjąć i oziębić pod bieżącą wodą. Na podstawie występowania osadu należy ocenić własności redukujące cukrowców.

3. Odróżnianie cukrów prostych od dwucukrów redukujących (próba Barfoeda)

Próba ta jest modyfikację reakcji Benedicta. Redukcję jonów miedziowych prowadzi się bowiem w środowisku lekko kwaśnym (rozcieńczony kwas mlekowy) i w tych warunkach reakcja przebiega znacznie wolniej niż w środowisku zasadowym, przy czym jej szybkość jest różna dla cukrów prostych i dwucukrów redukujących. Wolna grupa karbonylowa dwucukrów jest mało reaktywna i związki te ujawniają swój charakter redukujący dopiero po dłuższym ogrzewaniu (15 minut), gdy zajdzie ich hydroliza.

Wykonanie doświadczenia

Do probówek zawierających po l ml roztworu d-ksylozy, arabinozy, glukozy, fruktozy, maltozy, laktozy, sacharozy, skrobi i wody destylowanej dodać po 2,5 ml odczynnika Barfoeda. Próbki wstawić do wrzącej łaźni wodnej, zanotować wyniki po 5 minutach (cukry proste) oraz po 15 minutach ogrzewania (dwucukry). Właściwości redukujące należy oceniać przez obserwacje wytrąconego osadu, gdyż często zmiany barwy całego roztworu są niewielkie.

4. Próba Seliwanowa na ketozy

Pod działaniem kwasu solnego ketozy znacznie łatwiej niż aldozy przekształcają się w pochodne furfuralowe, które w kondensacji z rezorcyną (dwufenol) tworzą czerwone produkty. Jeśli więc ogrzewać się będzie badaną próbkę z odczynnikiem Seliwanowa w obecności 3-krotnie rozcieńczonego kwasu solnego, tworzące się zabarwienie świadczyć będzie o obecności ketozy. Natomiast po dłuższym okresie ogrzewania następuje izomeryzacja aldoz na ketozy i wynik będzie również dodatni.

Wykonania doświadczenia

Do probówek odmierzyć po l ml roztworu cukrowców. Do każdej probówki dodać po l ml odczynnika Seliwanowa i ogrzewać we wrzącej łaźni wodnej. Odczytać wynik po 5 minutach (wynik pozytywny na obecność ketoz). Po dłuższym czasie ogrzewania ujawniać się będą także aldozy (ok. 15-20 minut).

Opracowanie wyników

Otrzymane wyniki zebrać w tabeli (patrz karta pomiarowa) i omówić.

Identyfikację nieznanego cukrowca oprzeć na podanym schemacie i ująć osobno wyniki doświadczeń dla nieznanej próbki.

---