PREDNÁŠKA Č. 9 SACHARIDY (CUKRY) VLASTNOSTI A REAKTIVITA

Σχετικά έγγραφα
SACHARIDY (CUKRY) (I.)

Praktikum z biochémie 2. vydanie, Sedlák, Danko, Varhač, Paulíková, Podhradský, 2007

Sacharidy karbohydráty - hydráty uhlíka, uhľohydráty, glycidy

Ekvačná a kvantifikačná logika

KARBONYLOVÉ ZLÚČENINY strana 1 z 7 5. KARBONYLOVÉ ZLÚČENINY

Matematika Funkcia viac premenných, Parciálne derivácie

KATABOLIZMUS LIPIDOV BIOCHÉMIA II TÉMA 05 DOC. RNDR. MAREK SKORŠEPA, PHD.

Sacharidy. O (l) + fotóny C 6 H 12

Inkrementy na výpočet chemických posunov protónov >C=CH substituovaných alkénov

Obvod a obsah štvoruholníka

Teoretické východiska k téme Sacharidy

BIOCHÉMIA I KATEDRA CHÉMIE FAKULTA PRÍRODNÝCH VIED UNIVERZITA MATEJA BELA BANSKÁ BYSTRICA SACHARIDY TÉMA 02 DOC. RNDR. MAREK SKORŠEPA, PHD.

ORGANICKÁ CHÉMIA Pre zubné lekárstvo

Priamkové plochy. Ak každým bodom plochy Φ prechádza aspoň jedna priamka, ktorá (celá) na nej leží potom plocha Φ je priamková. Santiago Calatrava

Prechod z 2D do 3D. Martin Florek 3. marca 2009

Zmeny potravín počas skladovania a prepravy

Sacharidy. (Štruktúra a biologická funkcia) Ďuračková Zdeňka Ústav lekárskej chémie, biochémie a klinickej biochémie, Univerzita Komenského

Start. Vstup r. O = 2*π*r S = π*r*r. Vystup O, S. Stop. Start. Vstup P, C V = P*C*1,19. Vystup V. Stop

ORGANICKÁ CHÉMIA Pre BMF

3. Striedavé prúdy. Sínusoida

Goniometrické rovnice a nerovnice. Základné goniometrické rovnice

SEMINAR IZ KOLEGIJA ANALITIČKA KEMIJA I. Studij Primijenjena kemija

Kontrolné otázky na kvíz z jednotiek fyzikálnych veličín. Upozornenie: Umiestnenie správnej a nesprávnych odpovedí sa môže v teste meniť.

Heterobimetallic Pd-Sn Catalysis: Michael Addition. Reaction with C-, N-, O-, S- Nucleophiles and In-situ. Diagnostics

Klasifikácia látok LÁTKY. Zmesi. Chemické látky. rovnorodé (homogénne) rôznorodé (heterogénne)

CHEMICKÁ OLYMPIÁDA. Študijné kolo RIEŠENIE A HODNOTENIE TEORETICKÝCH A PRAKTICKÝCH ÚLOH. 50. ročník, školský rok 2013/2014

Život vedca krajší od vysnívaného... s prírodou na hladine α R-P-R

Praktikum z biochémie 2. vydanie, Sedlák, Danko, Varhač, Paulíková, Podhradský, 2007

Návrh vzduchotesnosti pre detaily napojení

Motivácia Denícia determinantu Výpo et determinantov Determinant sú inu matíc Vyuºitie determinantov. Determinanty. 14. decembra 2010.

Podnikateľ 90 Mobilný telefón Cena 95 % 50 % 25 %

Kód CPV Charakteristika podľa CPV Názov chemikálie nacenený objem

1. Hlavné látky, v podobe ktorých sa privádza glukóza do organizmu:

KATEDRA DOPRAVNEJ A MANIPULAČNEJ TECHNIKY Strojnícka fakulta, Žilinská Univerzita

HASLIM112V, HASLIM123V, HASLIM136V HASLIM112Z, HASLIM123Z, HASLIM136Z HASLIM112S, HASLIM123S, HASLIM136S

Matematika prednáška 4 Postupnosti a rady 4.5 Funkcionálne rady - mocninové rady - Taylorov rad, MacLaurinov rad

16. Reakcia glukóza + ATP glukóza-6-fosfát + ADP a) predstavuje reakciu aktivácie glukózy pred jej vstupom do glykolýzy

Deti školského veku roky. Deti - vek batolivý/ predškol. roky chlapci dievčatá študujúci zvýš.fyz. aktivita 1,6 1,7 1,5 1,3 1,0

Gramatická indukcia a jej využitie

Rozsah hodnotenia a spôsob výpočtu energetickej účinnosti rozvodu tepla

ΓΗ ΚΑΙ ΣΥΜΠΑΝ. Εικόνα 1. Φωτογραφία του γαλαξία μας (από αρχείο της NASA)

Nukleové kyseliny. Nukleové kyseliny sú polymérne reťazce pozostávajúce z monomérov, ktoré sa nazývajú nukleotidy.

Supporting Information. Copyright Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 2006

Πορεία ανακρυστάλλωσης: Τα συνήθη βήματα μιας ανακρυστάλλωσης είναι τα ακόλουθα:

M6: Model Hydraulický systém dvoch zásobníkov kvapaliny s interakciou

1. Limita, spojitost a diferenciálny počet funkcie jednej premennej

SLOVENSKÁ KOMISIA CHEMICKEJ OLYMPIÁDY CHEMICKÁ OLYMPIÁDA. 48. ročník, školský rok 2011/2012 Kategória C. Krajské kolo RIEŠENIE A HODNOTENIE

Odporníky. 1. Príklad1. TESLA TR

Cvičenie č. 4,5 Limita funkcie

ARMA modely čast 2: moving average modely (MA)

SLOVENSKÁ KOMISIA CHEMICKEJ OLYMPIÁDY

Pevné ložiská. Voľné ložiská

Vyhlásenie o parametroch stavebného výrobku StoPox GH 205 S

Chemická a biologická bezpečnosť potravín a analýza potravín. Mária Takácsová, Ivona Paveleková

Parts Manual. Trio Mobile Surgery Platform. Model 1033

Matematika 2. časť: Analytická geometria

SLOVENSKÁ KOMISIA CHEMICKEJ OLYMPIÁDY CHEMICKÁ OLYMPIÁDA. 51. ročník, školský rok 2014/2015 Kategória C. Domáce kolo

Živá hmota chemické zloženie. Biológia živočíšnej produkcie Katedra fyziológie živočíchov

C. Kontaktný fasádny zatepľovací systém

Príloha Chlorovodík, anorganické kyseliny, oxid kremičitý a kyselina chlorovodíková 30%, Suprapur, 250ml

SYSTEMATICKÁ ANORGANICKÁ CHÉMIA

Ποιες περιοχές εμφανίζουν υψηλή αλατότητα στο έδαφος

CHEMICKÁ OLYMPIÁDA. Celoštátne kolo RIEŠENIE A HODNOTENIE TEORETICKÝCH A PRAKTICKÝCH ÚLOH. 50. ročník, školský rok 2013/2014

Chémia. 5. K uvedeným vzorcom (1 5) priraďte tvar štruktúry (A D) ich molekuly. 1) CO 2 2) SO 2 3) SO 3 4) NH 3 5) BF 3. U Th + β

Súťažné úlohy Chemickej olympiády v kategórii E

M O N I T O R 2002 pilotné testovanie maturantov MONITOR Chémia. 2. časť. Realizácia projektu: EXAM, Bratislava. (2002) Štátny pedagogický ústav

Jednotkový koreň (unit root), diferencovanie časového radu, unit root testy

SLOVENSKÁ KOMISIA CHEMICKEJ OLYMPIÁDY CHEMICKÁ OLYMPIÁDA. 54. ročník, školský rok 2017/2018 Kategória C. Študijné kolo

Odlíšte od seba molekuly prvkov a zlúčenín a pomenujte chemické zlúčeniny.

6. ΤΕΛΙΚΗ ΙΑΘΕΣΗ ΤΑΦΗ Γενικά

PRIEMER DROTU d = 0,4-6,3 mm

CHÉMIE. Poznámky z. Zdroj: pre 3. ročník gymnázií a stredných škôl

Harmonizované technické špecifikácie Trieda GP - CS lv EN Pevnosť v tlaku 6 N/mm² EN Prídržnosť

CIEĽOVÉ POŽIADAVKY NA VEDOMOSTI A ZRUČNOSTI MATURANTOV Z CHÉMIE

SLOVENSKÁ KOMISIA CHEMICKEJ OLYMPIÁDY CHEMICKÁ OLYMPIÁDA. 49. ročník, školský rok 2012/2013 Kategória A. Krajské kolo TEORETICKÉ ÚLOHY

ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ 2002

Prvky 16. skupiny. La Lu La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Ac Lr Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

Vzácne plyny. Obr. 2.2 Hodnoty prvej ionizačnej energie I 1 atómov vzácnych plynov.

KATALÓG KRUHOVÉ POTRUBIE

Příloha č. 1 etiketa. Nutrilon Nenatal 0

Analytická chémia I. Iodometria. Iodometria 3/12/2018

AerobTec Altis Micro

Zrýchľovanie vesmíru. Zrýchľovanie vesmíru. o výprave na kraj vesmíru a čo tam astronómovia objavili

,Zohrievanie vody indukčným varičom bez pokrievky,

Estimation of grain boundary segregation enthalpy and its role in stable nanocrystalline alloy design

ΓΕΩΠΟΝΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΠΟΝΙΚΗΣ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑΣ ΦΥΤΩΝ

Το άτομο του Υδρογόνου

SLOVENSKÁ KOMISIA CHEMICKEJ OLYMPIÁDY CHEMICKÁ OLYMPIÁDA. 50. ročník, školský rok 2013/2014. Kategória EF. Študijné kolo TEORETICKÉ A PRAKTICKÉ ÚLOHY

SLOVENSKÁ TECHNICKÁ UNIVERZITA V BRATISLAVE Fakulta chemickej a potravinárskej technológie Oddelenie anorganickej chémie ÚACHTM

Υδατάνθρακες. Χρήστος Κρούπης, MSc, PhD. Επίκουρος Καθηγητής Κλινικής Βιοχημείας Ιατρική Σχολή Πανεπιστημίου Αθηνών Αττικόν Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο

Ispitivanje toka i skiciranje grafika funkcija

ŠTUDIJNÝ MATERIÁL Z CHÉMIE PRE ŽIAKOV 3. ROČNÍKA EXTERNÉHO ŠTÚDIA

CO 3 + H + elektroneutr.molek. hydroxóniový katión hydrouhličitanový anión

Νόµοςπεριοδικότητας του Moseley:Η χηµική συµπεριφορά (οι ιδιότητες) των στοιχείων είναι περιοδική συνάρτηση του ατοµικού τους αριθµού.

SUPPLEMENTAL INFORMATION. Fully Automated Total Metals and Chromium Speciation Single Platform Introduction System for ICP-MS

METABOLIZMUS FRUKTÓZY A GALAKTÓZY REGULÁCIA METABOLIZMU SACHARIDOV

Biochémia hraničná vedná disciplína. Chemické deje. Podstata základných životných procesov Metabolizmus, rast, pohyb, dráždivosť, rozmnožovanie

Ugljeni hidrati. Uvod. masti, belančevine CO 2. O + hν + hlorofil fotosinteza + H 2. glukoza. skrob. ishrana. ishrana glikogen. celuloza.

ΘΕΜΑΤΑ Β' ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝ. ΠΑΙΔΕΙΑΣ

Chémia NÁRODNÉ POROVNÁVACIE SKÚŠKY MARCA 2017

Transcript:

PREDNÁŠKA Č. 9 SACHARIDY (CUKRY) VLASTNSTI A REAKTIVITA 1

SACHARIDY Klasifikácia b-d-glukóza Sacharóza (1,4-a-Glu-b-Fru) Rafinóza (a-1,6;a-1,4-gal-glu-fru) Glykogén (~30 000 Glu) 2 2

SACHARIDY Prírodný výskyt a aktivita Adenozín monofosfát (AMP) Medziprodukt syntézy ATP Nukleotid RNA Sinigrín Glukozinolát brokolice Chemopreventívum D-Fruktóza Med, hrozno, hruška Produkcia 240 tis. ton/rok Celulóza (C 6 H 10 5 ) n Polymér β(1 4) D-glukózy Predstavuje ~33% fytomasy na Zemi 3

SACHARIDY Biologický význam Skelet DNA, RNA Interakcia vajíčko-spermia Infekcia HIV Antigény erytrocytov 4

MNSACHARIDY Gastromolekuly Väčšina monosacharidov má sladkú chuť, pričom fruktóza je o ~70% sladšia ako sacharóza. Napriek značnej mólovej hmotnosti sú vďaka hydrofilným - skupinám extrémne rozpustné vo vode. Napríklad glukóza vytvára hustý sirup, nakoľko jej rozpustnosť vo vode je až 1 g/ml. Lungduname 220 000x sladší ako sacharóza 5

The Nobel Prize in Chemistry 2012 for studies of G-protein-coupled receptors Robert J. Lefkowitz (1943) Howard Hughes Medical Institute USA Brian K. Kobilka (born 1955) Stanford University USA 6

MNSACHARIDY Štruktúra a stereochémia Fischerova projekcia: CH navrchu a CH 2 naspodu vertikálne väzby smerujú dozadu horizontálne väzby dopredu vľavo (L)-konfigurácia vpravo (D)-konfigurácia Príslušnosť k D/L-radu cukrov sa následne určuje podľa konfigurácie posledného stereogénneho uhlíka. (S)-(-)-Glyceraldehyde (R)-(+)-Glyceraldehyde Hermann Emil Fischer (1852-1919) Nobelova cena 1902 7

Monosacharidy Acyklické formy D-aldóz Trióza (2,3-Dihydroxypropanal) Aldotetrózy (2,3,4-Trihydroxybutanal) Aldopentózy (2,3,4,5-Tetrahydroxypentanal) Aldohexózy (2,3,4,5,6- Penta- Hydroxyhexanal) 8

Monosacharidy Acyklické formy D-ketóz 2-Ketotrióza (Achirálna!) Samoopaľovacie molekuly 2-Ketotetróza Kľúčová molekula fotosyntézy 2-Ketopentózy Akumuluje sa v moči pacientov s pentozúriou 2-Ketohexózy Umelé sladidlo 92% sladkosti, ale iba 38% kalórií sacharózy 9

Monosacharidy Štruktúra Formy D-glukózy Nukleofilná adícia alkoholu na karbonylovú skupinu aldehydu poskytne hemiacetál ako produkt. Pokiaľ sú - a C= súčasťou reťazca, vznikajú intramolekulovou Ad N cyklické poloacetály. 5-Článkové hemiacetály sa nazývajú furanózy, 6-článkové hemiacetály sa nazývajú pyranózy. Pôvodne karbonylový uhlík sa v poloacetáloch nazýva anomerický a má a- alebo b- konfiguráciu. Aldózy existujú takmer výlučne vo forme hemiacetálu, iba malá časť vykazuje acyklickú formu. Zo 4 možných poloacetálov D-glukózy sú majoritnými formami vo vode a- a b-d-glukopyranóza. a-d-glucofuranose b-d-glucofuranose 10

Sacharidy Štruktúra Mutarotácia D-glukózy Mutarotácia je zmena optickej otáčavosti meranej zlúčeniny v roztoku v priebehu času. a- a b-anoméry D-glukózy sú diastereoizomérmi a majú rôzne fyzikálne vlastnosti (b.t., [a]). Vodné roztoky oboch čistých anomérov majú rôzne hodnoty optickej otáčavosti, počas 24 hodín však dôjde vďaka mutarotácii k ustáleniu rovnováhy s príslušnou konštantou [a] D. Napriek mizivej rovnovážnej koncentrácii je acyklická forma kľúčová z hľadiska transformácie. H H H a-d-glukopyranóza (kryštalizovaná z Et) b.t.=146 C, [a] D +112.2 H H H H H H H H H H Finálna optická otáčavosť: [a] D +52.5 H H H H H H H H H b-d-glukopyranóza (kryšt. z Et/H 2 ) b.t.=148-155 C, [a] D +18.7 13 C NMR Acyklická a-pyranóza b-pyranóza a-furanóza b-furanóza 0.0045% 38.8% 60.9% 0.14% 0.15% 11

Monosacharidy Štruktúra Formy D-fruktózy Analogicky ako u glukózy, hemiketalizácia otvorenej formy D-fruktózy poskytne cyklické produkty. 5-Článkové poloketály sa nazývajú D-fruktofuranózy a 6-článkové sa nazývajú D-fruktopyranózy. Mutarotácia fruktózy je rýchla, majoritnými rovnovážnymi formami sú b-fruktopyranóza a furanóza. a-d-fructopyranose b-d-fructopyranose Sir Walter Norman Haworth (1883-1950) University of Birmingham Nobelova cena 1937 (cukry a vitamín C) b-d-fructofuranose 12

Monosacharidy Cyklické formy a-d-hexóz (Nomenklatúra IUPAC: http://www.chem.qmul.ac.uk/iupac/2carb/) H H H H H H Allofuranóza Altrofuranóza Glukofuranóza Manofuranóza H H H H H H H H H H Gulofuranóza Idofuranóza Galaktofuranóza Talofuranóza H H H H H H H H H H Allopyranóza Altropyranóza Glukopyranóza Manopyranóza H H H H H H H H H H Gulopyranóza Idopyranóza Galaktopyranóza Talopyranóza 13

Monosacharidy Konformácie hexopyranóz Stoličková konformácia hexopyranóz je vo všeobecnosti energeticky výhodnejšia ako vaničková. Dôvodom sú nevýhodné stérické interakcie vo vaničkovej konformácii. V rámci stoličkových konformácii hexopyranóz je vo všeobecnosti energeticky výhodnejšia tá, v ktorej je viac substituentov v ekvatoriálnych polohách (obzvlášť to platí pre -CH 2 ) a to z dôvodu absencie stéricky nevýhodných 1,3-diaxiálnych interakcií ( 4 C 1 vs. 1 C 4 ). Komplexná rovnováha však závisí aj od typu substitúcie, rozpúšťadla a teploty. 1,3-Diaxial interaction 14

Reakcie monosacharidov Príprava -glykozidov (acetálov) Najjednoduchší spôsob fixácie štruktúry cukrov je príprava glykozidov. Napríklad D-glukóza s Me v kyslom prostredí poskytuje acetál, konkrétne Me-a-D-glukopyranozid. Reakcia je reverzibilná a pod termodynamickou kontrolou vzniká a-epimér ako stabilnejší produkt z dôvodu anomérneho efektu. tvorená forma D-glukózy dáva v kyslom prostredí rovnovážnu zmes oboch hemiacetálov, ktoré sú v prítomnosti alkoholu následne transformované na diastereomérne metyl-a-/b-d-glukopyranozidy. Reakcia prebieha cez intermediárny oxóniový katión, ktorý je nukleofilne atakovaný metanolom. Analogicky sa -glukozidy v kyslom prostredí hydrolyzujú vodou späť na východiskovú D-glukózu. 15

Reakcie monosacharidov Príprava -glykozidov (acetálov) Chemoselektivita Vznik acetálov umožňuje značnú kontrolu štruktúry a reaktivity cukrov. Reakciou benzaldehydu s Me-a-D-glukopyranozidom sa získa výlučne 4,6--benzylidénacetál. Dôvodom je vznik perfektne stabilného trans-fúzovaného šesťčlánkového kruhu s fenylovou skupinou v ekvatoriálnej polohe. Cyklické acetály acetónu naopak preferujú 5-článkové kruhy, nakoľko v nich absentuje nevýhodná 1,3-diaxiálna interakcia Me-skupiny. Navyše, 5/5- respektíve 5/6-fúzia acetonidov je stabilnejšia v cis-forme. Keďže D-glukóza nemá v pyranózovej forme žiadny 1,2-cis-diol, vo furanózovej však dva, acetál ju do nej fixuje vo forme 1,2:5,6-di--izopropylidén-a-D-glukofuranózy (bisacetonidu glukózy). 16

Reakcie monosacharidov Príprava -glykozidov (acetálov) Všeobecný mechanizmus 17

Reakcie monosacharidov Príprava S-glykozidov (tioacetálov) Ak je potrebné zafixovať štruktúru D-glukózy v acyklickej forme, je vhodné ju previesť na ditioacetál. Pripravuje sa analogickou reakciou ako -acetály, ako nukleofily sa však v tomto prípade používajú príslušné tioly. Výsledný acyklický ditioacetál vzniká rýchlejšie a je stabilnejší ako hemi(tio)acetál. Mechanizmus vzniku ditioacetálov je analogický ako v prípade acetálov: 18

Reakcie monosacharidov Príprava N-glykozidov Amadori Nukleofilná adícia amínov na cukry poskytuje hemiaminály, ktorých dehydratáciou vznikajú N-acetály. Glykozylamíny podliehajú kyslo-katalyzovanému Amadoriho prešmyku za vzniku 1-amino-1-deoxyketóz. V prípade reakcie aminokyselín a sacharidov ide o prvý stupeň Maillardovej reakcie, ktorej finálne heterocyklické produkty sú zodpovedné za charakteristickú farbu a chuť tepelne spracovaných potravín. D-manóza hemiaminál imín N-glykozid N-glykozid imín Louis Camille Maillard (1878-1936) University of Paris 1-Amino-1-deoxy-2-ketohexóza (Amadoriho produkt) enaminol 19

Monosacharidy N,,S-glykozidy Výskyt a bioaktivita Amíny, alkoholy a tioly sa v prírode často vyskytujú vo forme glykozidov, t.j. N-,-, S-acetálov v anomérnej polohe D-glukózy. Pravdepodobným dôvodom je zvýšenie rozpustnosti týchto zlúčenín vo vode a/alebo zlepšenie transmembránového prenosu. Zároveň ide aj o stabilizáciu molekuly. 20

Reakcie monosacharidov xidácie Alifatické aldehydy v miernych podmienkach ľahko oxidujú na karboxylové kyseliny, zatiaľ čo ketóny sú rezistentné. Slabo kyslé vodné roztoky halogénov transformujú aldózy na aldónové kyseliny. Ich izolácia je však problematická, lebo dehydratáciou okamžite cyklizujú na príslušné aldonolaktóny. Vo vodných roztokoch sa ustáli medzi laktónom a kyselinou rovnováha v závislosti od štruktúry a ph. H H D-glukóza X 2, H 2, ph 4-6 (X = Cl 2, Br 2, I 2 ) 87% H H D-glukonolaktón + H 2 - H 2 (Alkoholy a ketóny nepodliehajú oxidácii X 2!) H H H Kyselina D-glukónová (Aldónová kyselina) Silné oxidačné činidlá (HN 3 ) oxidujú okrem aldehydu aj primárne alkoholy za vzniku aldárových kyselín. Z D-glukózy tak vzniká kyselina D-glukárová, ktorá in situ dehydratáciou poskytne laktóny. H H D-glukóza HN 3 H 1 6 C 2 H 2 C 2 H 4 5 3 Kyselina D-glukárová (Aldárová kyselina) - H 2 + H 2 H 6 C 2 H 5 4 3 2 1,4-Laktón 1 6 3 5 4 H H 2 C 6,3-Laktón 2 1 21

Reakcie monosacharidov xidácie Využitie Aldózy (ketózy ťažšie) poskytujú reakciou s Tollensovým činidlom príslušné aldónové kyseliny. xidantom je diamino-strieborný katión, ktorý sa redukuje na kovové striebro. Test všeobecne dokazuje prítomnosť voľných -CH skupín oxidovateľných na príslušné karboxylové kyseliny. H H H R D-manóza (R=H) [Ag(NH 3 ) 2 ] + (R Me) H H H Kyselina D-manónová + Ag 0 "Strieborné zrkadlo" Tollensovo činidlo: kvalitatívny dôkaz redukujúcich cukrov Roztok CuS 4 (modrej skalice) v komplexe s vínanom (Fehling) resp. citrátom (Benedict) oxiduje alifatické aldehydy na príslušné aldónové kyseliny za vzniku červeno-hnedého precipitátu Cu 2. H H H R D-galaktóza (R=H) Cu 2+ vínan draselný (R Me) H H H Kyselina D-galaktónová + Cu 2 Fehlingovo činidlo: klinický test diabetu - (ne)prítomnosť glukózy v moči 22

Reakcie monosacharidov xidácie Štiepenie diolov Reakcia vicinálnych diolov s kyselinou jodistou (H 5 I 6 ) alebo jej soľami poskytne cyklický esterový intermediát, ktorý sa štiepi za vzniku dvoch molekúl aldehydu. Tento typ oxidácie monosacharidov sa často využíva ako analyticky, tak aj synteticky. Napríklad z ochráneného D-manitolu sa oxidáciou s jodistanom sodným pripravuje bisacetonid D-glyceraldehydu ako užitočný chirálny medziprodukt. NaI 4 - Na + I + NaI 3 + H 2 H H H acetón H 2 S 4 H NaI 4 Me/H 2 0 C 2 x D-manitol Bisacetonid D-manitolu Bisacetonid D-glyceraldehydu 23

Reakcie monosacharidov Redukcie Aldózy a ketózy sú hydridmi redukovateľné na príslušné alditoly za vzniku novej hydroxyskupiny. Zatiaľ čo aldóza poskytuje redukciou 1 produkt (glukóza glucitol), ketóza dáva diastereomérne alditoly (fruktóza glucitol + manitol). Dôvodom je diastereotopia karbonylovej skupiny ketóz. H NaBH 4 Et (H 2, Pd/C) H NaBH 4 Et H NaBH 4 Et H H D-glukóza (aldóza) D-glucitol (alditol) D-fruktóza (ketóza) D-manitol (alditol) Významným stereochemickým dôsledkom redukcie manózy na manitol je zmena symetrie produktu. Nakoľko D-manitol má oba konce reťazca identické (-CH 2 ), vykazuje molekula C 2 -os symetrie. 24

Reakcie monosacharidov Redukcie Alditoly ako sladidlá Redukciou niektorých cukrov sa dajú pripraviť achirálne alditoly, nakoľko majú rovinu symetrie. Xylóza poskytuje redukciou alkohol xylitol, ktorý napriek prítomnosti 3 stereogénnych centier neotáča rovinu polarizovaného svetla. Ide o tzv. mezo-zlúčeninu, ktorá je zrkadlovo symetrická. Xylitol je približne rovnako sladký ako sacharóza, pričom nesladká xylóza sa extrahuje v značných množstvách z rastlinného odpadu ako sú piliny alebo kukuričné šúľky. Xylitol sa používa ako relatívne lacné sladidlo, navyše nespôsobuje zubný kaz, nakoľko mliečne baktérie ho nie sú schopné metabolizovať na príslušné kyseliny. Cicavce však xylitol na rozdiel od baktérii čiastočne metabolizujú, preto môže slúžiť ako zdroj energie. Väčšie množstvá však majú na tráviaci systém laxatívny účinok. 25

Reakcie monosacharidov Degradácie Ruff, Hunsdiecker Ruffova degradácia využíva peroxid vodíka v prítomnosti železitanov na premenu vápenatých solí hexónových kyselín na pentózy. Mechanisticky sa predpokladá vznik komplexu cukor/fe 3+ /H 2 2. - (Ca 2+ ) 1/2 H + H 2 2 Fe 3+ H + C 2 D-Glukonát vápenatý (Hexóza) D-Arabinóza (Pentóza) tto Ruff (1871-1939) Hunsdieckerova degradácia zahŕňa bromáciu striebornej soli karboxylovej kyseliny s následnou termickou dekarboxyláciou za vzniku o uhlík kratšieho alkylhalidu. Ten sa finálnou reakciou s AgAc prevedie na maskovaný aldehyd, ktorý sa izoluje vo forme diesteru terminálneho acetálu. Ac - Ag + Ac Ac Ac Ac Br 2, CCl 4 80 C, 4 h Ac Br Ac Ac Ac Ac - C 2 Ac Br Ac Ac Ac Ac AgAc Ac Ac Ac Ac Ac Ac D-gluko (Hexóza) D-arabino (Pentóza) 26

Reakcie monosacharidov Homologácie Kiliani-Fischer Kyanidový anión reprezentuje dostupnú formu nukleofilného uhlíka, ktorý reaguje s aldehydmi a ketónmi za vzniku kyánhydrínov. Tie obvykle nie sú izolované, ale priamo hydrolyzované na príslušné aldónové kyseliny. Z nich sú finálne aldózy dostupné redukciou karboxylovej skupiny. H D-Arabinóza (Pentóza) NaCN H 2 ph 9 H H H CN + CN H + /H 2 H + /H 2 H H H C 2 H + C 2 H Kyselina D-glukónová Kyselina D-manónová Kyánhydríny (Hexózy) 27