weglowodany, materiały farmacja, Materiały 3 rok, Od Madżeny, materiały - III rok, Farmakognozja, I kolokwium

6

WĘGLOWODANY

Węglowodany – wielowodorotlenowe aldehydy i wielowodorotlenowe ketony oraz związki, z których takie aldehydy lub ketony można otrzymać w wyniku hydrolizy

Cm(H2O)n

Podział:

- monosacharydy

- oligosacharydy (disacharydy, trisacharydy….)

- polisacharydy

Monosacharydy :

1.      Są to związki zbudowane z węgla, wodoru i tlenu, zawierające w swych cząsteczkach grupy karbonylowe oraz grupy hydroksylowe

2.      Monosacharydy pod względem ułożenia grupy karbonylowej w łańcuchu dzielimy na:

·         aldozy (grupa karbonylowa jest na końcu łańcucha)

·         ketozy (grupa karbonylowa jest wewnątrz łańcucha)

3.      Monosacharydy mogą zawierać 3-7 atomów węgla, i tak wyróżniamy:

·         triozy (aldehyd glicerynowy, dihydroksyaceton)

·         tetrozy (treoza, erytroza)

·         pentozy (ryboza, rybuloza)

·         heksozy (fruktoza, glukoza, galaktoza, mannoza)

·         heptozy (mannoheptuloza, sedoheptuloza)

4.      Aldehyd glicerynowy:

·         aldotrioza, wystepuje w postaci dwóch enancjomerow:

aldehyd L-(-)-glicerynowy

aldehyd D-(+)-glicerynowy

5.      Czasteczka zawierajaca n asymetrycznych atomow wegla ma maksymalnie : 2n stereoizomerow i 2n/2 par enancjomerow

6.      Wszystkie naturalne monosacharydy mają taką samą konfigurację przedostatniego atomu węgla – konfigurację D, cukry o konfiguracji L nie są przyswajalne przez organizm.

7.      D-aldozy i D-keksozy

D-ketozy

D-aldozy

8.      Glukoza:

·         aldoheksoza

·         wzory  D-glukozy:

·         tworzenie formy cyklicznej glukozy – glukopiranozy:

α-D-glukopiranoza

·         cukier gronowy

·         jest wytwarzana w procesie fotosyntezy przez organizmy żywe

·         w komorkach roślinnych jest przesztalcana we wszystkie inne związki organiczne

·         jest uzywana przez człowieka do celow spożywczych, w przemysle farmaceutycznym (otrzymuje się z niej witamine C)

·         jest substratem w fermentacji alkoholowej, pod wpływem enzymow wytwarzanych przez drozdze ulega rozkładowi:

9.      Fruktoza.

·         ketoheksoza

·         cukier owocowy, wystepuje tez w miodzie, w wątrobie jelitach przekształca się w glukoze i ulega dalszym przemianom jako glukoza

·         fruktoza jest slodsza niż glukoza, podobnie jak ona ulega fermentacji alkoholowej, jest substancja stala, krystaliczna (tak jak glukoza)

·         wzory:

β-D-fruktofuranoza

10.  Wzory Hawortha innych monosacharydów:

β-D-deoksyrybofuranoza

β-D-rybofuranoza

11.  Wyjaśnienie procesu zamykania pierścienia:

·         monosacharydy zawierajace C>3 wystepuja występują postaci pierścieni, tworzących się w wyniku powstania wewnątrz cząsteczkowych wiązań hemiacetalowych (półlacetalowych)

·         wiazanie to tworzy się pomiedzy grupa hydroksylowa polaczona z przedostatnim atomem wegla w czasteczce monosacharydy monosacharydy grupa aldehydowa lub ketonowa

·         hemiacetylowy atom wegla C-1 (lub C-2 w przypadku furanoz) nazywany jest weglem anomerycznym i stanowi on centrum chiralne chóralne czasteczce cukru

·         wyroznia się anomer α (wtedy grupa OH jest pod plaszczyzna pierścienia dla monosacharydow szeregu D) i anomer β (gdy grupa OH jest nad plaszczyzna pierścienia dla monosacharydow szeregu D); oba anomery są względem siebie diastereoizomerami

12.  Mutarotacja.

·         zmiana skręcalności właściwej roztworu zwiazana z ustaleniem stanu równowagi miedzy anomeremi a i b nazywa się mutarotacja

·         w roztworze wodnym D-glukozy ustala się stan równowagi przy obecności 64% anomeru β i 36% anomeru α (obecność łańcuchowej formy D-glukozy jest niewielka – 0,02%)

13.  Reakcje charakterystyczne dla monosacharydow:

·         reaguja z wodorotlenkiem miedzi (II) tworząc rozpuszczalne związki kompleksowe ze względu na obecność kilku grup hydroksylowych hydroksylowych czasteczce (roztwor glukozy barwi się wtedy na niebiesko)

·         daja pozytywne wyniki w następujących reakcjach:

- reakcja z odczynnikiem Tollensa (Ag+ w wodnym roztworze amoniaku)

anion kwasu

lustro srebrowe

jon kompleksu srebro-amoniak

aldoza

- reakcja z odczynnikiem Fehlinga (Cu2+ skompleksowany z jonem winianowym)

- reakcja z odczynnikiem Benedicta (Cu2+ skompleksowany z jonem cytrynianowym)

niebieski roztwor

czerwony osad

·         aldozy w formie łańcuchowej ulegaja utlenieniu do kwasow aldonowych, np. glukoza w przeciwieństwie do fruktozy, ulega utlenieniu do kwasu glukonowego w reakcji z woda bromowa w obecności wodorowęglanu sodu

  + Br2 + 2NaHCO3                                            +  2NaBr +2CO2 + H2O

Kwas glukonowy

·         w środowisku HNO3 aldozy przekształcają się w kwasy alwarowe; pod wpływem HNO3 utlenia się grupa aldehydowa i ostatnia grupa hydroksylowa z czasteczki aldozy (D-glukoza przeksztalca się w kwas glukarowy – z dwiema grupami –COOH na końcu łańcucha)

Disacharydy:

1.      Węglowodany skladające się z dwóch jednostek monosacharydowych

2.      Wszystkie disacharydy można przedstawic wzorem sumarycznym C12H22O11

3.      Sacharoza:

·         wystepuje w burakach i trzcinie cukrowej

·         jest disacharydem nieredukującym (rzadkość wśród cukrow)

·         zbudowana jest z β-D-fruktofuranozy i α-D-glukopiranozy stad pelna jej nazwa brzmi: β-D-fruktofuranozylo-α-D-glukopiranozyd

·         pomiedzy jednostkami monosacharydowymi wystepuje wiazanie α ,β-1,2-glikozydowe

·         powstawania sacharozy:

+                                                                    

·         hydrolizuje pod wpływem enzymu inwertazy

4.      Laktoza: disacharyd redukujący, wystepuje w mleku, zbudowany jest z  β-D-galaktopiranozy i α-D-glukopiranozy polaczonych wiazaniem β-1,4-glikozydowym; pod wpływem hydrolizy kwasowej lub emulsyjny rozrywa się wiązanie glikozydowe:

5.      Maltoza: disacharyd redukujący, wystepuje w ziarnach zboz, zbudowana z dwóch czasteczek α-D-glukopiranozy i β -D-glukopiranozy polaczonych wiazaniem α-1,4-glikozydowym

6.      Celobioza: jest produktem hydrolizy celulozy, zbudowana z 2 czasteczek β-D-glukopiranozy, polaczonych wiazaniem typu β-1,4

Polisacharydy:

1.      Polisacharydy powstaja w wyniku polaczenia wiecej niż 10 czasteczek monosacharydow wiazaniem glikozydowym

2.      Skrobia:

·         produkt niejednorodny, złożony jest z amylazy (20%) rozpuszczonej w wodzie i amylopektyny (80%) nierozpuszczonej w wodzie;

·         obie substancje odpowiadaja ogolnemu wzorowi (C6H10O5)n;

·         składniki skrobi pod dzialaniem kwasu lub enzymu ptialiny stopniowo ulegaja hydrolizie

·         czasteczki amylazy maga tworzyc heliks pojedynczy lub podwojny

·         czasteczki α-D-glukozy w amylazie polaczone se wiazaniem typu α-1,4, natomiast natomiast amylopektynie występują jeszcze dodatkowe polaczenia czasteczek glukozy wiazaniem typu α-1,6, dlatego tez w amylopektynie występują rozgałęzienia w łańcuchu

·         skrobia stanowi material zapasowy roślin, jest substancja biala, bezpostaciowa, bez smaku i zapachu

·         w wyższej temperaturze, temperaturze środowisku wodnym skrobia tworzy roztwor koloidalny zwany kleikiem skrobiowym

·         pod wpływem jodyny skrobia zabarwia się na ciemnoniebiesko

3.      Glikogen:

·         wielocukier zapasowy u ludzi i zwierzat

·         zbudowany jest z polaczonych wiazaniami tupu α-1,4 α-D-glukopiranoz

·         jest cukrem hydrolizującym

·         rozgałęzienia tworza się podobnie jak u amylopektyny

4.      Celuloza:

·         glowny składnik drewna i włókien roślinnych, material budulcowy tkanek roślinnych

·         nazywana jest błonnikiem

·         podobnie jak alkohole ulega estryfikacji

·         w reakcji z kwasem azotowym (V) w obecności kwasu siarkowego (VI) celuloza przeksztalca się w azotan celulozy – nitroceluloze

·         w ten sposób otrzymuje się bawełnę strzelnicza

·         w reakcji z bezwodnikiem kwasu octowego celuloza tworzy octan celulozy stosowany do produkcji jedwabiu octowego

...