GRUPA C1 Zadania na 17 stycznia 2011 r. Cukry – odpowiedzi 1

16 stycznia 2011 roku
II ROK CHEMII – GRUPA C1
Zadania na 17 stycznia 2011 r.
Cukry – odpowiedzi
1. Zapisz wzory Fischera produktów reakcji D-glukozy z:
a.
Br2
COOH
H
HO
OH
H
H
OH
H
OH
kwas D-glukonowy
(ogólnie: kwas aldonowy)
CH2OH
b.
stęż. HNO3
COOH
H
HO
OH
H
H
OH
H
OH
kwas D-glukarowy
(ogólnie: kwas aldarowy)
COOH
c.
NaBH4
CH2OH
H
HO
OH
H
H
OH
H
OH
D-glucitol (D-sorbitol)
(ogólnie: alditol)
CH2OH
2. Zapisz wzory Hawortha lub krzesłowe produktów reakcji β-D-glukopiranozy z:
a.
bezwodnikiem octowym w pirydynie
H
CH2OAc
O OAc
H
H
OAc
O
AcO
H
H
AcO
H
H
OAc
OAc
H
AcO
OAc
OAc
H
penta-O-acetylo-β-D-glukopiranoza
H
b.
CH3I w obecności Ag2O
H
CH2OMe
O OMe
H
H
OMe
O
MeO
H
H
MeO
H
MeO
H
H
OMe
OMe
OMe
OMe
H
H
eter pentametylowy β-D-glukopiranozy
c.
CH3OH w obecności HCl
H
CH2OH
O OMe
H
H
OH
O
HO
H
H
HO
H
HO
H
H
OH
OH
OMe
OH
H
H
β-D-glukopiranozyd metylowy
+
H
CH2OH
O H
H
H
OH
O
HO
H
H
HO
OMe
H
OH
H
HO
OH
H
OH
H
OMe
α-D-glukopiranozyd metylowy
3. D-(–)-fruktoza jest ketozą, jednak daje pozytywny wynik próby Tollensa (która jest
prowadzona w roztworze o odczynie zasadowym), podobnie jak aldozy. W jaką aldozę
może ulec przemianie D-(–)-fruktoza w tych warunkach?
Odp.: D-fruktoza może w warunkach zasadowych ulec przemianie w D-glukozę lub w Dmannozę
CH2OH
CHO
C O
HO
H
H
H
H
NaOH, H2O
HO
OH
H
OH
H
CH2OH
D-fruktoza
CHO
OH
H
OH
OH
+
HO
H
HO
H
H
H
CH2OH
D-glukoza
OH
OH
CH2OH
D-mannoza
epimery
(C-2 epimery)
4. W jakich warunkach D-(–)-erytroza może ulec przekształceniu w D-(–)-treozę? Zapisz
wzór Fischera D-(–)-treozy.
Odp.: D-erytroza może w warunkach zasadowych ulec przemianie w D-treozę (poprzez
D-ketotetrozę)
CH2OH
CHO
H
OH
H
OH
NaOH, H2O
C O
H
CHO
NaOH, H2O
OH
D-erytroza
H
H
CH2OH
CH2OH
HO
OH
CH2OH
D-erytruloza
D-treoza
epimery
(C-2 epimery)
5. Zapisz wzór Fischera osazonu D-(–)-rybozy. Jaki inny monosacharyd daje taki sam
osazon? Narysuj wzór Fischera tego monosacharydu i wyjaśnij, dlaczego daje on taki
sam osazon jak D-(–)-ryboza.
CHO
H
OH
H
OH
H
OH
HC NNHPh
PhNHNH2 (3 równ.)
CH2OH
C NNHPh
H
OH
H
OH
CHO
PhNHNH2 (3 równ.)
CH2OH
D-ryboza
osazon
D-rybozy
HO
H
H
OH
H
OH
CH2OH
D-arabinoza
(osazon
D-arabinozy)
D-ryboza i D-arabinoza są C-2 epimerami (różnią się konfiguracją na atomie węgla C2). C-2 epimery dają ten sam osazon, ponieważ dla jego struktury nie ma znaczenia
konfiguracja na atomie węgla C-2.
6. Jaka znana Ci D-aldopentoza daje kwas aldarowy, który jest optycznie nieczynny?
Narysuj wzór Fishera tej D-aldopentozy i zapisz wzór Fischera produktu jej utleniania
stężonym kwasem azotowym (V).
CHO
H
OH
H
OH
H
OH
CH2OH
D-ryboza
COOH
stęż. HNO3
H
OH
H
OH
H
OH
COOH
kwas D-rybarowy
(optycznie nieczynny
związek mezo)
płaszczyzna symetrii
7. W wyniku degradacji Ruffa D-(+)-galaktozy powstaje D-(–)-liksoza. Zapisz wzór
krzesłowy anomeru β D-galaktopiranozy oraz wzór Fischera D-(–)-liksozy. Zapisz
wzór Hawortha anomeru α innej D-aldoheksozy, która daje ten sam produkt
degradacji Ruffa.
OH
OH
1. B
2. C r2 , H
3. F a(OH2 O
e(O )2
Ac)
3 , 30
%
O
H
H
H
HO
OH
OH
H
H
CHO
HO
2
2
β-D-galaktopiranoza
CH2OH
OH
OH
H
OH
OH
H
H 2O 2
H 2O
r 2, H) 2 30%
B
1. a(O c) 3,
2. C e(OA
3. F
HO
H
HO
H
H
OH
CH2OH
D-liksoza
OH
H
H
α-D-talopiranoza
Z C-2 epimerów w wyniku degradacji Ruffa powstaje identyczny produkt (porównaj z
reakcją tworzenia osazonów).
8. D-(–)-rybozę poddano reakcji Kilianiego-Fischera i jako jeden z produktów
otrzymano D-(+)-allozę. Zapisz wzór Hawortha anomeru α D-allopiranozy i schemat
ciągu reakcji, składających się na przemianę D-(–)-rybozy w D-(+)-allozę.
[WSKAZÓWKA: D-(+)-alloza daje optycznie nieczynny allitol (forma mezo) w
wyniku redukcji za pomocą NaBH4]. Zapisz wzór Hawortha anomeru β innej Daldoheksozy [D-(+)-altrozy], którą również otrzymano w tej reakcji. Izomerem jakiego
typu jest ona w stosunku do D-(+)-allozy?
CN
H
CHO
OH
OH
H
OH
H
OH
H
OH
OH
H
OH
H
OH
,N
aO
H
aO
CH2OH
D-ryboza
OH
H
CH2OH
OH
H
H
OH
OH
α-D-allopiranoza
(powstaje również
β-D-allopiranoza)
CHO
H
H
OH
H
H
H2 / Pd, BaSO4
H2O, H3O+
HO
H
H
OH
OH
H
OH
OH
H
OH
CH2OH
CH2OH
D-altroza
H
OH
CH2OH
D-alloza
CN
HO
H
OH
HO
N
N,
HC
H
H
HC
N
CHO
CH2OH
CH2OH
OH
H
H
H2 / Pd, BaSO4
H2O, H3O+
H
1. NaBH4, H2O
2. H2O, H3O+
H
OH
H
OH
H
OH
H
OH
CH2OH
D-allitol
(optycznie nieczynny
związek mezo)
CH2OH
O OH
H
H H
OH
OH
H
OH
H
β-D-altropiranoza
(powstaje również
α-D-altropiranoza)
W wyniku reakcji Kilianiego-Fishera powstaje mieszanina C-2 epimerów (są to
diastereoizomery). Każdy z tych epimerów może wystepować w postaci dwóch
anomerów (C-1 epimerów): α i β.
9. Podaj nazwy systematyczne i zwyczajowe disacharydów o wzorach podanych obok.
Czy te cukry dają pozytywny wynik próby Tollensa? Wyjaśnij.
HOH2C
H
HOH2C
O
HO
H
H
H
HO
O
H
OH
H
H
H
HO
O
H
H
OH
OH
4-O-(α-D-glukopiranozylo)-D-glukopiranoza (maltoza)
Maltoza daje pozytywny wynik próby Tollensa, ponieważ w jednej ze składowych
cząsteczek monosacharydu grupa OH przy atomie węgla C-1 jest wolna (pierścień
może się otworzyć).
CH2OH
O H
H
H
OH
H
H
OH
HO
O
CH2OH O
H
HO
H
CH2OH
OH
H
2-O-(α-D-glukopiranozylo)-β-D-fruktofuranozyd (sacharoza)
Sacharoza nie daje pozytywnego wyniku próby Tollensa, ponieważ w obu ze
składowych cząsteczek monosacharydu grupy OH przy anomerycznych atomach
węgla: C-1 (C-2) są związane (pierścienie nie mogą się otworzyć).
10. D-rybuloza jest ketopentozą o układzie erytro grup OH przy asymetrycznych atomach
węgla. Narysuj jej wzór Fischera jej enancjomeru.
CH2OH
CH2OH
C O
C O
H
OH
HO
H
H
OH
HO
H
CH2OH
D-rybuloza
CH2OH
L-rybuloza
11. D-(+)-ksyloza jest epimerem D-(–)-rybozy. W wyniku redukcji D-(+)-ksylozy
otrzymuje się polialkohol ksylitol, który jest optycznie nieczynny (związek mezo).
Narysuj wzór Fishera D-(+)-ksylozy.
CHO
CHO
H
OH
H
H
OH
HO
H
OH
H
CH2OH
CH2OH
1. NaBH4, H2O
2. H2O, H3O+
OH
H
OH
HO
H
H
CH2OH
D-ryboza
OH
H
płaszczyzna symetrii
OH
CH2OH
D-ksyloza
D-ksylitol
C-3 epimer
D-rybozy)
(optycznie nieczynny
związek mezo)
12. Narysuj wzór krzesłowy (lub Hawortha) laktozy i podaj jej nazwę systematyczną.
CH2OH
HOH2C
OH
O
H
H
H
OH
O
H
HO
O
OH
OH
H
H
OH
H
H
H
O
O
HO
OH
H
H
CH2OH
H
H
HO
O OH
H
HOH2C
H
H
OH
H
H
H
H
OH
4-O-(β-D-galaktopiranozylo)-β-D-glukopiranoza (laktoza)
13. Narysuj wzór Hawortha trehalozy i podaj jej nazwę systematyczną. WSKAZÓWKA:
Trehaloza składa się wyłącznie z glukozy i jest cukrem nieredukującym. Cząsteczki
glukozy są w trehalozie połączone wiązaniem α-glikozydowym.
CH2OH
H
O
H
H
OH
H
H
OH
O H
H
CH2OH
H
OH
H
HO
H
HO
HO
Dr Bartosz Trzewik
O