T: Utlenianie i redukcja cukrów prostych. Powstawanie osazonów.
Węglowodany, inaczej sacharydy lub cukry, to aldehydowe lub ketonowe pochodne alkoholów wielowodorotlenowych o ogólnym wzorze sumarycznym CnH2nOn; n>3.
Cukry proste (monosacharydy) to najprostsze cukry, których cząseczki zawierają od 3 do 8 atomów węgla. Z tego względu dzielimy je na triozy, tetrozy, pentozy, heksozy, heptozy i oktozy. Istnieje również podział na aldozy i ketozy, który zwązany jest z obecnościągrupy aldehydowej (-CHO) lub ketonowej (-CO). Aldozy to np. erytroza, ryboza, arabinoza, galaktoza, mannoza, glukoza.
Ketozy to np. erytruloza, ksyluloza, fruktoza.
Cukry proste dają pozytywne wyniki prób Tollensa i Trommera, co świadczy o ich redukującym charakterze. Próba Tollensa - reakcja utleniania aldehydów skompleksowanymi jonami srebra, służąca do wykrywania aldehydów oraz związków zawierających grupę aldehydową.
R-CHO + 2[Ag(NH3)2]+ + 3OH- R-CHO- + 2Ag +4NH3 + 2H2O.
Reakcji tej nie ulegają związki zawierające grupę karbonylową (ketonową) związaną z atomami węgla. Służy więc ona do odróżniania aldehydów od innych związków. Jest bardzo charkterystyczna, gdyż wytrącające się srebro osadza sie na ściankach szklanego naczynia w postaci lustra (stąd druga nazwa - próba lustra srebrowego).
Próba Trommera - reakcja utleniania aldehydów w obecności odczynnika Fehlinga, prowadząca do wytrącenia się ceglastoczerwonego osadu tlenku miedzi (I) Cu2O, do którego redukowany jest odczynnik, zgodnie z równaniem:
R-CHO + Cu(OH)2 R-COOH + Cu2O + 2H2O
Jest reakcją charakterystyczną dla aldehydów i umożliwia ich odróznienie od ketonów.
Redukcja
W wyniku działania czynnikami redukującymi grupa aldehydowa przy pierwszym atomie wegla (C1) redukuje się do grupy alkoholowej, np.
NADPH + H+ NADP+
D- sorbitol
Utlenianie
W jego wyniku z cukrów prostych powstają: - kwasy aldonowe (gr. aldehydowa przy C1 utlenia się do grupy karboksylowej), - kwasy uronowe (utlenieniu ulega gr. alkoholowa przy C6), - kwasy aldarowe (utlenieniu ulegają obie grupy przy C1 i C6).
Kwasy aldonowe i uronowe powstają w wyniku łagodnego utleniania pod wpływem odczynników Fehlinga, Tollensa, Bendicta lub wody bromowej. Natomiast kwasy aldarowe tworzą się przy energicznym utlenianiu w obecności kwasu azotowego (V) HNO3 lub kwasu nadjodowego. W organizmach żywych kwasy aldonowe powstają na skutek utleniania wodzianu (cząsteczka aldozy, w której grupa aldehydowa przyłącza cząsteczkę H2O):
Wodzian glukozy Kwas glukonowy
NAD NADH+ +H
Produkty utleniania glukozy
Kwas glukonowy kwas glukuronowy
Tworzenie osazonów.
W reakcjach z zasadami organicznymi, np. fenylohydrazyną, monosacharydy tworzą charakterystycznie krystalizujące osazony. Zasady organiczne powodują otwarcie pierscienia i przyłączają się do grup aldehydowej i ketonowej (fenylohydrazyna przyłącza się do do C1 i C2 glukozy). Osazony różniące się budową, rozpuszczalnością i innymi właściwościami fizykochemicznymi mogą służyć do identyfikowania i rożnicowania poszczególnych cukrów.
Fenylohydrazyna Fenylohydrazon glukozy
fenylohydrazon glukosazonu
Osazon glukozy
By Maciuch