Monosacharidy

1. Monosacharidy Cukry

2. Rozdělení, struktura • Aldosy – hydroxyaldehydy, karbonyl na C1 • Ketosy – hydroxyketony, karbonyl na C2 • Nejčastěji pentosy 5C, hexosy 6C, dále triosy, tetrosy, heptosy Monosacharidy se vyskytují v acyklických i cyklických formách

3. Acyklické vzorce • Nejjednodušší glyceraldehyd CHO-CHOH-CH2OH • Chirální uhlíkový atom? • D – glyceraldehyd (S – glyceraldehyd) • Sacharidy v přírodě D - sacharidy D, nebo L ?

4. Optická izomerie D – glyceraldehyd (S – glyceraldehyd) a L – glyceraldehyd (R – glyceraldehyd) • jsou optické antipody, enantiomery • Jsou opticky aktivní, stáčejí rovinu polarizovaného světla • Symboly D a L neurčují rotaci, ale geometrické uspořádání Racemická směs – směs 2 optických antipodů o téže koncentraci, netečná k rovině polarizovaného světla

5. Fischerovy, projekční vzorce • Perspektivní těžkopádné, používají se projekční • Karbonylová skupina nahoru, nutnost natočit molekulu, aby mě skupiny „píchly do oka“. • Poslední chirální uhlík určuje D (OH vpravo) a L (OH vlevo) izomerii D, nebo L ?

6. Důležité monosacharidy

7. Řada aldos

8. Řada ketos Odvoď, vysvětli kolik existuje aldohexos? Kolik ketopentos?

9. Cyklické struktury • U sacharidů převažují cyklické struktury • Vznik poloacetalů, reakce C=O a –OH • Napiš rovnici reakce: R1- OH + R2(H) – CO – R3 • Cyklické formy: 5 členný cyklus = furanosa, 6 členný cyklus pyranosa • U sacharidů zapisujeme cyklické struktury Haworthovým vzorcem, cyklus vodorovně, skupiny nad a pod kyslík cyklu dozadu (doprava)

10. Cyklické struktury Glukopyranosa Fruktofuranosa

11. Cyklické struktury Glukopyranosa Fruktofuranosa

12. Cyklické struktury Glukopyranosa Fruktofuranosa

13. Cyklické struktury D-Glukopyranosa D-Fruktofuranosa

14. Vznik cyklických vzorců • Vznik cyklické formy – reakce CO na C1 u aldos a C2 u ketos • Na těchto atomech uhlíku vzniká při vzniku cyklické formy nová hydroxylová skupina, ta se může orientovat dvojím směrem • Nové chirální centrum na C1 u aldos a C2 u ketos, možné izomery se nazývají anomery α anomer OH dolů u D , u L opačně β anomer OH nahoru u D, u L opačně V roztoku sacharidu rovnováha mezi lineárními a všemi cyklickými formami

15. Vznik cyklických forem • Napiš cyklické vzorce • α-D- glukofuranosa • α-L- glukopyranosy • β-D-fruktopyranosa

16. Vznik cyklických forem • Napiš cyklické vzorce • α-D- glukofuranosa • α-L- glukopyranosy • β-D-fruktopyranosa

17. Vznik cyklických forem • Napiš cyklické vzorce • α-D- glukofuranosa • α-L- glukopyranosy • β-D-fruktopyranosa

18. Vznik cyklických forem • Napiš cyklické vzorce • α-D- glukofuranosa • α-L- glukopyranosy • β-D-fruktopyranosa

19. Fyzikální vlastnosti monosacharidů • Bezbarvé, krystalické, rozpustné ve vodě, sladké, zahříváním karamelizace • Mutarotace – změna optické rotace při rozpouštění

20. Chemické vlastnosti monosacharidů 1 1. Redukční vlastnosti – sacharidy se oxidují, redukce Fehlingova a Tollensova činidla, co vzniká? Nositelkou redukčních vlastností je poloacetalová – OH skupina. Při oxidaci vznikají kyseliny aldonové (např. glukonová), aldarové, alduronové Může proběhnout i redukce, z glukosy glucitol = sorbit Fehlingovo činidlo – měďnatý iont v komplexu kyseliny vinné Tollensovo činidlo – stříbrný kationt v komplexu s amoniakem [Cu( -OOC-HCO--HCO--COO- )2]6-

21. Oxidace a redukce sacharidů • Urči, kdy se jedná o oxidaci a kdy o redukci?

22. Chemické vlastnosti monosacharidů 2 2. Reakce s alkoholy • Vznikají glykosidy. Poloacetalový H nahrazen alkylem = aglykon. Napiš vznik methyl-β-D-glukopyranosidu. Glykosidy nemají redukční účinky. Glykosidy jsou acetaly. • Existují i N-glykosidy – aglykon je na sacharid vázán přes N, nazývám ho nukleosid. Fosforečný ester nukleosidu je nukleotid, je základem mnoha přírodních látek (NK, ATP, FAD, koenzym A.

23. Vzorce nukleotidů Napiš vzorec ATP = adenosintrifosfát Napiš vzorec nukleotidu s deoxy-D-ribofuranosou a cytosinem

24. Důležité monosacharidy • D-ribosa, 2-deoxy-D-ribosa – součást NK, ATP, nukleotidů • D-ribulóza – meziprodukt fotosyntézy • D-galaktosa – v mléce jako součást disacharidu laktosy

25. D – glukóza = hroznový cukr • Volná ovoce, med, vázaná v oligo a polysacharidech • Zdroj energie, snadno stravitelná, infúze • Savci v krvi (u člka 5 mmol/l, po jídle více) • V moči jen při cukrovce (dk. fehling. čin.) • Snadno podléhá kvašení a) lihové – výroba lihu, brambory, obilí b) mléčné – vznik kyseliny mléčné, kyselé zelí, svalová námaha • Výroba hydrolýzou škrobu • Zahřátím hnědý karamel, jeho roztok je kulér ( tuzemák, ocet) • Dextrosa

26. D – fruktóza = ovocný cukr • Nejsladší cukr • Levulosa, stáčí vlevo • Součást sacharosy, z ní hydrolýzou glukosa a fruktosa (invertní cukr, levotočivý na rozdíl od sacharosy) • Součást medu – z 75 % je glukosa + fruktosa 1:1, asi 20% voda. Dříve jediné sladidlo, produkt enzymové hydrolýzy ve včelách.

27. Opakování • Spálením 35 mg glukosy bylo získáno 20,8 mg vody a 51,4 mg oxidu uhličitého. Vypočtěte empirický vzorec! Relativní molekulová hmotnost glukosy byla stanovena na 180. • β-D-glukopyranosa • α-L-fruktofuranosa

28. Otázky • Vysvětli rozdíl mezi pojmy enantiomer, anomer, antipod, izomer • Budou roztoky glukosy reagovat s Schiffovým činidlem? • Napiš vzorec guaninu, guanosinu (nukleosid) a 2-deoxyguanosinu