Angliavandeniai

Angliavandeniai – gamtinės medžiagos, daugumos kurių formulė Cm(H2O)n;

m ( 3. Kai kurie angliavandeniai tarp jų ir įprastas cukrus (sacharozė) yra

saldūs, todėl dar jie vadinami tiesiog cukrumis. Angliavandeniai skirstomi

į į monosacharidus disacharidus ir polisacharidus. Polisacharidų grupė

paprastai sudaryta iš 2-10 monosacharidų molekulių, vadinama

oligosacharidais (gr. oligo – nedaug). Monosacharidais vadinami

paprasčiausi angliavandeniai, jie hidrolizės reakcijos metu nesuskyla į

paprastesnius angliavandenius. Polisacharidai hidrolizės metu skyla į

mažiau sudėtingus arba paprasčiausius angliavandenius.

Monosacharidai klasifikuojami, remiantis dviem požymiais:

1. Anglies atomų skaičiumi anglies atomų grandinėje

2. Oksogrupės ppadėtimi anglies atomų grandinėje

Paprasčiausių monosacharidų struktūra:

Glicerino aldehidas

Dioksiacetonas

Pirmuoju prasideda polioksialdehidų eilė, o antruoju – polioksiketonų eilė.

Yra du veidrodiniai glicerino aldehido izomerai (jie žymimi raidėmis D ir L

), nes jo molekulėjė yra vienas asimetrinis atomas (formulėje jis pažymėtas

žvaigždute).

Sudėtingesnių monosacharidų molekulėse yra ne vienas, o keletas asimetrinių

atomų ir prie kiekvieno jų galimos dvi skirtingos pakaitų konfiguracijos.

Jeigu molekulėje yra n tokių atomų, tai bendras erdvinių izomerų skaičius

yra 2n . Pavyzdžiui, žinoma 16 izomerinių polioksialdehidų (8 poros optinių

antipodų), kurių struktūrinė formulė tokia:

Vienas iš tų šešiolikos izomerų – D gliukozė – gamtoje labai paplitęs

monosacharidas.

Monosacharidų priklausymas D arba L stereocheminei eilei nustatomas,

lyginant toliausiai nuo karbonilo grupės nutolosio asimetrinio anglies

atomo konfigūraciją su glicerolio aldehido asimetrinio anglies atomo

konfigūracija:

Priklausymas D arba L stereocheminei eilei nulemia angliavandenių

biologinę svarbą, nes dauguma gamtinių monosacharidų priklauso D eilei. Į

gyvųjų organizmų, tarp jų ir žmogaus, sudėtį įeinantys monosacharidai

beveik išimtinai yra D-stereocheminės eilės (D-gliukozė, D-galaktozė, D-

ribozė, D-fruktozė ir kt.). Gyvieji organizmai sugeba įsisavinti tik D-

eilės monosacharidus, o L-eolės neįsisavina. Pvz. mielių ląstelės sugeba iš

D-gliukozės gaminti alkoholį, o iš L-gliukozės alkoholis negaminamas,

tačiau yra atvejų kai L-izomeras yra labiau paplitęs negu D. Pvz. L-

arabinozė augaluose labiau paplitusi negu D-arabinozė, kurios turi tik tam

tikros bakterijų rūšys.

Monosacharidai – kietos ir lengvai tirpstančios vandenyje medžiagos. Jų

fizikines savybes lemia didekis polinių hidroksigrupių kiekis molekulėse.

Monosacharidai sunkiai kristalizuojasi, koncentruojant jų vandeninius

tirpalus, susidaro sirupai.

|Kai kurių cukrų ir |

|sacharino saldumas |

|Cukrus |Santykin|

| |is |

| |saldumas|

|Sacharozė |100 |

|Gliukozė |50 (70) |

|Fruktozė |170 |

|Laktozė |20 |

|Maltozė |30 |

|Laktozė |16 |

|Natrio |30 |

|ciklamatas | |

|Aspartamas |180 |

|Sacharinas |40 000 |

Monosacharidai ciklinėse struktūrose vaizduojami perspektyvinėmis

formulėmis. Šešianariai ciklai vadinami piranoziniais, o penkianariai –

furanoziniais, atsižvelgiant į jų panašumą į heterociklinius junginius –

piraną ir furaną. Ciklų susidarymo metu karbonilo C atomas tampa

asimetriniu, todėl susidaro du izomerai, kurie skiriasi H ir OH padėtimis

prie C-1 atomo. Šie izomerai žymimi α ir β.

Pagal C atomų skaičių monosacharidai skirstomi į triozes (3 C), tetrozes (4

C), pentozes (5 C), heksozes (6 C) ir t.t.

Nesisteminiai monosacharidų pavadinimai baigiasi galūne – ozė.

Monosacharidų mmolekulėse yra okso- ir hidroksigrupių, todėl jie yra

polihidroksialdehidai (aldozės) arba polihidroksiketonai (ketozės).

Monosacharidai turi vieną arba kelis chiralinius centrus ir yra optiškai

veiklios medžiagos.

Monosacharidų erdviniai izomerai, nesantys vienas kito veidrodinis

atspindys bei besiskiriantys fizikinėmis savybėmis, vadinami

diastereomerais. Kiekvienas monosacharidų diastereomeras turi trivialųjį

pavadinimą. Iš aldopentozių reikšmingiausi diastereomerai yra ribozė ir

ksilozė, o iš heksozių organizme dažniausiai aptinkami šie diastereomerai:

gliukozė, manozė (aldoheksozės) ir fruktozė (ketoheksozė).

Monosacharidų erdviniai izomerai, esantys vienas kito veidrodinis

atspindys, vadinami enantiomerais (optiniais izomerais). Enantiomerams

būdingos identiškos fizikinės ir cheminės savybės, išskyrus vieną. Jie suka

poliarizuotą šviesos plokštumą vienodos reikšmės, tačiau priešingo ženklo

kampu.

Kiekvienas monosacharido diastereomeras (ciklinis ar neciklinis) turi du

enantiomerus: dešiniojo sukimo (+) ir kairiojo sukimo (-). Enantiomerai

tradiciškai skirstomi į dvi D- ir L-genetines eiles. D-eilei priskiriami

tie enantiomerai, kurių paskutiniojo chiralinio centro (labiausiai

nutolusio nuo oksogrupės) konfigūracija yra tokia pati, kaip ir

konfigūracinio standarto D-glicerolio aldehido. L-eilės enantiomerų

paskutinio asimetrinio C konfigūracija sutampa su L-glicerolio

konfigūracija. Monosacharidų cheminės savybės rodo, kad monosacharidų

molekulės egzistuoja ne tik atvirų, bet ir ciklinių struktūrų pavidalu.

Gamtinių disacharidų molekulės sudarytos iš dviejų vienodų arba

skirtingų monosacharidų likučių, sujungtų O-glikozidiniais ryšiais.

Svarbesni gamtiniai disacharidai yra: sacharozė (cukrinių runkelių,

cukranendrių cukrus), maltozė (salyklo cukrus), laktozė (pieno cukrus),

celobiozė (celiuliozės dalinės hidrolizės junginys).

Disacharidai skirstomi į du tipus pagal glikozidinio ryšio susidarymo

pobūdį.

• Redukuojantys disacharidai:

Redukuojantys disacharidai sudaryti sureagavus vieno monosacharido

hemiacetaliniam (glikozidiniam) hidroksilui su kito mmonosacharido

alkoholiniu hidroksilu (dažniausiai 4 arba 6 padėties). Šio tipo

disacharido molekulę sudarančioje vietoje monosacharido liekanoje yra

laisva glikozidinė hidroksigrupė, galinti sudaryti tautomerinę pusiausvyrą

su oksogrupe.Todėl jie pasižymi aldozių savybėmis: redukuoja varį ir

sidabrą iš jų kompleksinių junginių (iš čia ir kilo pavadinimas

redukuojantys), lengvai oksiduojasi iki biono rūgščių, dalyvauja

mutarotacijoje.

Gamtiniai redukuojantys disacharidai yra: maltozė, laktozė ir celobiozė

Kai kurie žmonės neįsisavina laktozės, kadangi jų organizme trūksta

fermento laktazės.

Redukuojantys disacharidai dalyvauja beveik visose reakcijose, kurios

būdingos monosacharidams.

• Neredukuojantys disacharidai:

Šio tipo disacharidai sudaryti sureagavus abiejų monosacharidų

glikozidinėms hidroksigrupėms. Jie neturi laisvos glikozidinės

hidroksigrupės, todėl jiems nebūdinga mutarotacija, jie neredukuoja

oksidatorių (iš čia kilo pavadinimas neredukuojantys). Gamtinis

neredukuojantis disacharidas yra sacharozė.

Polisacharidai (poliglikozidai) yra gamtinės stambiamolekulės

medžiagos, susidariusios iš daugelio glikozidiniais ryšiais susijungusių

monosacharido likučių.

Polisacharidų molekulės būna linijinės arba šakotos, susidariusios iš

vienodų arba skirtingų monosacharidų. Pirmosios grupės polisacharidai

vadinami homopolisacharidais, o antrosios – heteropolisacharidai.

• Homopolisacharidai:

Svarbiausi homopolisacharidai yra krakmolas, glikogenas, celiuliozė ir

chitinas.

Krakmolas yra augalų rezervinis homopolisacharidas. Krakmolas sudarytas iš

dviejų homopolisacharidų: amilozės (10-20%) ir amilopektino (80-90%).

Amilozės makromolekulės yra linijinės struktūros, beveik nešakotos.

Jose D-gliukopiranoziniai likučiai (200-1000) susijungę 1,4-glikozidiniu

ryšiu.

• Heteropolisacharidai:

Jų yra jungiamajame audinyje (odoje, kremzlėse, sausgyslėse, sąnarių

skystyje, kauluose).

Gliukozė

Gliukozė (C6H12O6) yra balta saldi kristalinė medžiaga, gerai

tirpsatnti vandenyje. Jos molekules jungia daug vandenilinių jungčių, todėl

kaitinama gliukozė nevirsta dujomis, o skyla. Gliukozė turi alkoholiams ir

aldehidams būdingų ir specifinių savybių. Gliukozė – vvertingas maisto

produktas. Vykstant sudėtingiems biocheminiams kitimams, organizme

išsiskiria fotosintezės metu sukaupta energija. Gliukozei oksiduojantis ta

energija išsiskiria ir yra suvartojama gyvybiniuose procesuose:

C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O

• Naudojimas:

Gliukozė naudojama kaip orgamizmą stiprinanti, gydomoji priemonė, nes

organimas ją lengvai pasisavina. Ji naudojama konditerijoje.

Jos yra daugelyje vaisių ir uogų. Gliukozė taip pat gaminasi ir organizme,

skylant disacharidams ir krakmolui. Sis angliavandenis į kraują patenka

tiesiai iš virškinimo organų ir maitina smegenis, širdį, raumenis.

• Cheminės savybės :

Gliukozė turi alkoholiams ir aldehidams būdingų ir specifinių

savybių. Gliukozė rodo „sidabro veidrodžio“ funkciją, taigi joje yra

aldehidinė grupė. Redukuojant ją vandeniu ant platinos (20 oC

temperatūroje) susidaro šešiahidroksilis alkoholis C6H14O6. Tai reiškia,

kad gliukozė turi šešių anglies atomų skeletą ir penkias hidroksilo grupes

prie skirtingų anglies atomų.

Sacharozė

Sacharozė (C12H22O11) yra discharidas sudarytas iš α-D-gliukozės ir β-D-

fruktozės, sujungtos 1,2-glikozidiniu ryšiu:

[pic]

Sacharozei būdinga polihidroksilių alkoholių reakcija, tuo tarpu ,,

Sidabrinio veidrodžio“ reakcija su sacharoze nevyksta. Taigi jos molekulėje

yra hidroksilo grupių, bet nėra aldehido grupės. Esant mineralinių rūgščių

sacharozė hidrolizuojasi – susidaro gliukozė ir fruktozė. Taip sacharozės

molekulė susideda iš susijungusių gliukozės ir fruktozės molekulių

fragmentų.

• Paplitimas gamtoje :

Sacharozės yra cukriniuose runkeliuose (16-20%) ir cukranendrėse (14-

26%). Nedideliais kiekiais jos kartu su gliukoze yra daugelio augalų

vaisiuose ir lapuose.

• Gavimas:

Sacharozė daugiausia gaunama iš cukrinių runkelių ir cukranendrių. Ją

išgaunant nevyksta cheminių kitimų, nes jos

ten jau yra, ir ji tik

išskiriama iš šių produktų kuo grynesnė.

1. Cukriniai runkeliai susmulkinami ir sacharozė išskiriama vandeniu.

2. Tirpalas veikiamas kalkių pienu.

3. Tirpalas veikiamas anglies dioksidu.

4. Tirpalas išgarinamas vakuuminiuose apratuose ir centrifūguojamas.

5. Cukrus gryninamas papildomai.

• Fizikinės savybės: Gryna sacharozė – bespalviai saldaus skonio

kristalai, gerai tirpūs vandenyje.

• Cheminės savybės: Svarbiausia sacharozės reakcija – hidrolizė,

veikiant mineralinėms rūgštims aukštesnėje temperatūroje.

Krakmolas

Krakmolas (C6H10O5)n yra augalų rezervinis polisacharidas. Sintetinti

krakmolą gali beveik visos augalų ląstelės, tačiau skirtingais kiekiais iir

nevienodu intensyvumu. Krakmolas yra gamtinis polimeras, kurio molekulės

yra sudarytos iš atskirų grandžių. Hidrolizuojant krakmolą susidaro tik

gliukozė, taigi šios grandys yra gliukozės fragmentai.

[pic]

Mokslininkai nustatė, kad krakmolo makromolekulės susideda iš α gliukozės

ciklinių fragmentų.

Krakmolas susideda ne tik iš linijinių, bet ir iš šakotos struktūros

molekulių.

• Gavimas:

Krakmolas paprastai gaunamas iš bulvių. Jos susmulkinamos,

perplaunamos vandeniu ir perpumpuojamos į dideles talpyklas, kuriose

nusistovi. Gautas krakmolas dar kartą perplaunamas vandeniu, paliekamas

nusistoti ir džiovinamas šilto oro srove.

• Fizikinės savybės:

Krakmolas – balti šaltame vandenyje netirpsantys vandenyje milteliai.

Karštame vandenyje jjis išbrinksta ir susidaro kleisteris.

• Cheminės savybės:

Krakmolo reakcija – sąveika su jodu. Atšaldytas krakmolo kleisteris

įdėjus jodo pamėlynuoja. Šildant kleisterį, ši spalva išnyksta, o

atšaldžius vėl pasirodo. Ši savybė taikoma nustatant kramolą maisto

produktuose.

Naudota literatūra :

1. http://mokslo.centras.lt

2. Lietuvos Tarybinė enciklopedija

3.Rimantas Vaitkus (X kklasės chemijos vadovėlis)

Leidykla Kaunas ,,Šviesa” 1995

4. G. Rudzytis ir F. Feldmanas (Organinė chemija XI klasei)

———————–

CH2

CH*

OHHIൈ伍ൈ䌍഍൏䠍഍䡏഍ൃ伍഍䡃ല伍ൈ䌍㉈഍䡃പ䌍⩈഍䡃പ䌍⩈഍䡃ല䌍഍൏䠍഍䡏䥈ൈ伍䡈䡉഍䡏䥈ൈ伍䡈

䡉഍䡏䥈ൈ഍

CH2

CH*

CH2

OHHIH