28.01.2012
Молекулы этих углеводов образуются из двух циклических молекул
моносахаридов (одинаковых или разных) и построены по типу простых
эфиров:
ROH + R'OHROR' + Н2O
Из всех гидроксильных групп,
содержащихся в циклических формах моносахаридов, наиболее легко
подвергается замещению гликозидный гидроксид, поскольку связанный с ним
атом углерода несет наибольший заряд + (этот углерод соединен сразу с
двумя атомами кислорода, в то время как остальные лишь с одним). Поэтому
в образовании дисахарида участвует гликозидный гидроксид хотя бы одного
из двух исходных моносахаридов; второй моносахарид может реагировать
или своим полуацетальным гидроксидом, или каким-либо из остальных
(спиртовых) гидроксидов.
Сахароза представляет собой дисахарид, имеющий молекулярную формулу С12Н22О11 и построенный из остатков -глюкозы и -фруктозы:
В воде сахароза растворяется хорошо, но медленно (в горячей — быстро),
на вкус она сладкая. Молекула сахарозы образована при участии двух
гликозидных гидроксидов, так что остатки глюкозы и фруктозы входят в
состав сахарозы в виде ацеталей. Отсутствие полуацетальных групп делает
невозможным равновесие с альдегидной формой. Поэтому сахароза является
невосстанав-ливающим дисахаридом — она не дает качественных реакций на
альдегидную группу (например, реакцию «серебряного зеркала»).
При
нагревании сахарозы с раствором кислоты происходит ее гидролиз (с
разрывом гликозидной связи) и образуется D-глюкоза и D-фруктоза:
Полученный раствор после нейтрализации кислоты дает реакцию «серебряного зеркала» (из-за наличия в нем глюкозы).
Сахароза
при действии гидроксида кальция образует растворимые в воде сахараты
кальция. Последние имеют характер молекулярных комплексов, а не солей.
При действии на них оксида углерода (IV) выпадает осадок карбоната
кальция, а сахароза выделяется в свободном виде. Данную особенность
используют для очистки сахарозы от соединений кислотного характера и
белков в процессе ее промышленного извлечения из сахарной свеклы или
сахарного тростника (названные вещества при обработке гидроксидом
кальция выпадают в осадок в виде кальциевых солей, а сахароза остается в
растворе в виде сахарата).
Мальтоза и целлобиоза имеют молекулярную
формулу C12H22O11 и являются изомерами сахарозы. Они образованы из двух
молекул D-глюкозы за счет глюкозидного гидроксила одной молекулы и
гидроксила, находящегося в положении «4» другой молекулы. В мальтозе
остатки D-глюкозы соединены -гликозидной связью, а в целлобиозе —
-гликозидной связью. Поскольку в одном из этих остатков сохранился
гликозидный гидроксил, оба дисахарида могут существовать как в -, так и
в -форме, которые в растворе находятся в равновесии с альдегидной
формой. Вследствие этого мальтоза и целлобиоза являются
восстанавливающими дисахаридами — они, в отличие, от сахарозы дают
качественные реакции на альдегиды (звездочкой отмечен полуацетальный
гидроксил):
Восстанавливающие дисахариды всеми свойствами похожи на моносахариды
(см. §11.1). При гидролизе мальтозы или целлобиозы образуется глюкоза.
Существует
много других дисахаридов. Например, в молоке содержится лактоза
(молочный сахар), ее гидролиз приводит к глюкозе и галактозе (галактоза
имеет такую же, как и глюкоза, структурную формулу, но другое
пространственное расположение заместителей у одного из четырех
асимметрических атомов углерода).
Получение дисахаридов
Практически дисахариды получают только из природных источников: из сахарной свеклы и сахарного тростника (сахароза).