LCH 1 Zajęcia nr 52 Glukoza i fruktoza – budowa i właściwości

LCH 1 Zajęcia nr 52
Glukoza i fruktoza – budowa i właściwości fizyczne.
1. Glukoza – aldoheksoza C6H12O6
a. Wzór stereochemiczny
b. Wzór liniowy Fischera
CHO
O
C
H
C
HO
H
H
C
OH
H
C
OH
HO
H
C
OH
HO
C
H
H
C
OH
H
C
OH
C
CH2OH
H
HOH 2C
c. Wzór pierścieniowy Hawortha – w roztworze wodnym glukoza występuje w formie
pierścieniowej obok formy łaocuchowej, dzięki obecności grupy aldehydowej lub
ketonowej (we fruktozie) tworzą się pochodne hemiacetalowe lub hemiketalowe
CHO
CH2OH
1
H
C
OH
2
HO
C
3
H
C
H
C
5
C
OH
4
OH
OH
5
H
O
C
H
O
CH2OH
C
H
C
1
4
H
C
C
H
OH
3
HO
2
O
5
H
OH
4
6
C
H
CH2OH
H
6
H
H
OH
H
C
C
C
OH
H
OH
3
1
2
6
Tworzy się pierścieo sześcioczłonowy z atomem tlenu w pierścieniu – piran, cukier cykliczny nosi nazwę
piranozy – a glukoza - glukopiranozy.
C1 – anomeryczny atom węgla, tzn., że grupa - OH przy węglu wiązania hemiacetalowego może znajdowad
się w położeniu pod pierścieniem (α) lub nad pierścieniem (β). Z roztworu w temperaturze pokojowej
krystalizuje forma α, forma β krystalizuje z roztworu o temperaturze 98ºC. Obydwie formy mogą
przechodzid jedna w drugą poprzez otwarcie pierścienia pod wpływem wody (w roztworze wodnym).
CH2OH
CH2OH
C
4
HO
C
C
H
O
5
H
OH
C
3
H
H
6
6
H
C
2
H
H2O
C
1
OH
OH
α-D(+)-glukopiranoza – kąt +112º
H
5
CH2OH
6
O
O
H
C
4
OH
OH
H
H2O
C
1
C
4
H
C
H
H
OH
H
C
H
C
C
C
3
C
2
H
OH
H
OH
3
HO
O OH
5
2
β-D(+)-glukopiranoza – kąt +19º
Odmiany α i β glukozy noszą nazwę anomerów. Obydwie odmiany różnią się wartością kąta skręcenia
płaszczyzny światła spolaryzowanego. Dla α-glukozy wynosi on +112º; dla β-glukozy wynosi on +19º
1
(18,7º). Wartośd kąta skręcania dla roztworu α glukozy maleje stopniowo w czasie do osiągnięcia stałej
wartości +53º podczas, gdy wartośd kąta dla β-glukozy rośnie aż do osiągnięcia tej samej wartości +53º aż do ustalenia się stanu równowagi. Analiza wykazała, że roztwór wodny glukozy ma ten sam skład i
zawiera ok. 37% α-D(+)-glukozy i 63% β-D(+)-glukozy
Zjawisko przechodzenia jednej odmiany w drugą (ze zmianą kąta) nosi nazwę mutarotacji.
2. Fruktoza – ketoheksoza - C6H12O6
a. Wzór stereochemiczny:
b. Wzór liniowy Fischera:
CH2OH
CH2 OH
C
O
C
O
HO
C
H
OH
H
C
OH
H
H
C
OH
H
C
OH
H
C
HO
C
HOH 2C
CH2OH
c. Powstawanie formy cyklicznej – występuje głównie w takiej postaci w roztworze
wodnym. Pierścieo fruktozy jest pierścieniem pięcioczłonowym z jednym atomem tlenu,
czyli może byd uważany za pochodną związku heterocyklicznego – furanu, stąd nazwa
fruktofuranoza.
α-fruktofuranoza w roztworze wodnym przechodzi poprzez otwarcie pierścienia
w β-fruktofuranozę, β-fruktozę:
CH2OH
O
C
H
HO
H
C
C
OH
H
CH2OH
CH2OH
C
C
H
HO
OH
H
C
C
OH
H
-D(+) fruktoza
-D fruktofuranoza
α - kąt +19º
OH
O
C
CH2OH
-D(+) fruktoza
-D fruktofuranoza
β- kąt +92º
3. Występowanie glukozy i fruktozy:
a. Glukoza – najbardziej rozpowszechniona w przyrodzie, wchodzi w skład wielu
dwucukrów oraz cukrów wielkocząsteczkowych
b. Fruktozy – w postaci naturalnej występuje w miodzie i słodkich owocach. Razem z
glukozą tworzy sacharozę
4. Właściwości fizyczne – zarówno glukoza jak i fruktoza są ciałami stałymi, o barwie białej i
słodkim smaku. Rozpuszczalne w wodzie, nierozpuszczalne w alkoholu i innych
rozpuszczalnikach organicznych. Wodny roztwór posiada charakter obojętny.