Sacharidy
Sacharidy tvoří velkou skupinu přírodních látek mimořádného významu. Jejich
molekuly se skládají z atomů uhlíku vodíku a kyslíku. V molekulách se
vyskytují především hydroxylové skupiny –OH a skupina aldehydová -CHO nebo
ketonová R-CO-R. Jedná se tedy o polyhydroxyaldehydy nebo
polyhydroxyketony, které mají více než tři uhlíky. Nesprávně jsou sacharidy
někdy označovány jako uhlovodany, dříve byly považovány za „hydráty uhlíku“,
protože sumární vzorec mnoha cukrů bylo možno napsat jako hydrát uhlíku, např.
v případě glukosy C6(H2O)6.
Sacharidy se vyskytují ve všech živých organismech. Mají různé funkce, jsou
bohatým zdrojem energie. Škrob nebo glykogen, což jsou polymery složené
z glukosy, hroznového cukru, mají funkci zásobárny energie. Jiným polymerem
složeným z glukosy je celulosa, která je naopak nestravitelná a má u rostlin
stavební funkci.
Sacharidy, hlavně glukosa jsou primárním produktem fotosyntézy. Dochází při
tom k ukládání energie slunečního záření do molekuly glukosy, kterou pak mohou
využít další organismy. Sacharidy si dokáží vyrábět i nefotosyntetizující
organismy, ale potřebují k tomu energii. Fotosyntézu, reakci oxidu uhličitého
a vody v přítomnosti chlorofylu a slunečního záření můžeme vyjádřit rovnicí:
6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2
Mezi sacharidy patří celá řada významných látek. Samotná glukosa je
nenahraditelným zdrojem energie, ale například i její fluorovaný derivát
fluordeoxyglukosa má obrovský význam především ve zdravotnictví. Tato látka
se totiž stala chemickým základem pozitronové emisní tomografie (PET), která
patří k nejúspěšnějším metodám při zjišťování např. nádorových onemocnění. A
jak to funguje? Pacientovi se injekčně nebo inhalačně podá radiofarmakum, které
tělo neodliší od samotné glukosy, proto se koncentruje v buňkách, které mají
největší spotřebu glukosy, dále se v lidském organismu rozpadá, čímž vznikají
pozitrony. Ty jsou antičásticemi elektronů, se kterými se tedy spojí za vzniku
dvou fotonů záření gama. Ty odlétají v opačném směru po přímce a tím se skládá
tomografický obraz. Zářičem je 18
F z fluordeoxyglukosy, který se přeměňuje na
kyslík. Fluordeoxyglukosa se pak přeměňuje na glukosu.
Klasifikace
Sacharidy dělíme na jednoduché a složené. Jednoduché sacharidy, též
monosacharidy, jsou stavebními články složených sacharidů. Složené sacharidy
dělíme na oligosacharidy a polysacharidy. Oligosacharidy jsou složeny ze dvou
až deseti vzájemně vázaných monosacharidů a mají podstatně nižší relativní
molekulovou hmotnost než polysacharidy, které jsou složeny ze stovek až tisíců
monosacharidů. Pouze molekuly mono- a oligosacharidů označujeme jako cukry.
Charakteristika
Výskyt a význam
Fotosyntéza
Monosacharidy
Monosacharidy obsahují ve svých molekulách tři až sedm atomů uhlíku. Cukry
s delšími řetězci se v přírodě téměř nevyskytují a jsou nestálé. Po chemické
stránce jsou to hydroxyderiváty aldehydů nebo ketonů, protože obsahují obvykle
větší počet hydroxylových skupin –OH a také skupinu aldehydovou –CHO
nebo ketonovou R-CO-R. Podle přítomnosti aldehydové nebo ketonové skupiny
je dělíme na aldosy (polyhydroxyaldehydy) a ketosy (polyhydroxyketony). Podle
počtu uhlíkových atomů v molekule pak rozlišujeme aldo- nebo keto- tetrosy,
pentosy, hexosy, heptosy atd. Jednotlivé monosacharidy mají také triviální
názvy.
1
CHO
2
C
3
C
4
C
5
CH2OH
OHH
OHH
OHH
aldopentosa
1
CHO
2
C
3
C
4
C
5
C
6
CH2OH
OHH
OHH
HHO
OHH
aldohexosa ketohexosa
1
CH2OH
2
C
3
C
4
C
5
C
6
CH2OH
OHH
OHH
HHO
O
Kompletní přehled monosacharidů najdete na konci kapitoly.
Struktura monosacharidů
Sacharidy jsou až na výjimky chirální a mají obvykle více stereogenních center.
Existují v mnoha stereoizomerních formách. Proto je potřeba znázorňovat
prostorové uspořádání na atomech uhlíku, které jsou stereogenními centry.
K tomu slouží Fischerova projekce.
Fischerova projekce je metoda zobrazování založena na projekci čtyřvazného
atomu uhlíku do roviny Atom uhlíku s sp3
hybridizací orientujeme tak, že čtyři
Názvy monosacharidů
Fischerovy vzorce
vazby vycházející z atomu uhlíku v projekci tvoří kříž, přičemž vazby orientované
vertikálně směřují od pozorovatele a horizontální vazby směřují k pozorovateli.
V případě cukrů se vazby spojující atomy hlavního řetězce zakresluje svisle,
nahoře se vždy nachází skupina s nejvyšším oxidačním číslem, tedy u cukrů
karbonyl.
Ve Fischerových vzorcích cukrů směřuje hydroxylová skupina na každém z center
chirality buď vlevo nebo vpravo, vodík na stranu opačnou (vertikální vazby tvoří
řetězec). Například nejjednodušší monosacharid, glyceraldehyd, je možno
zakreslit takto:
HO H
CHO
HOH2C
HO
H
HOH2C
CHO
Vodorovná čára představuje vazby vystupující před nákresnu, zatímco svislými
čarami se znázorňují vazby směřující za nákresnu.
C
CHO
CH2OH
OH
H
CHO
C
CH2OH
OH
do roviny
C OHH
CHO
CH2OH
H
vazby
pred
nákresnou
Cukry se liší nejen počtem atomů uhlíku a druhem karbonylové skupiny, ale také
konfiguracemi na stereogenních centrech. Enantiomery daného cukru nesou stejný
název, liší se však v tom, zda patří mezi D- nebo L-cukry. Pokud je ve Fischerově
Hermann Emil Fischer
(1852–1919)
Organický chemik a
držitel Nobelovy ceny,
prováděl výzkumy na
cukrech. Vyrobil
fenylhydrazin, pomocí
kterého odvodil
struktury cukrů.
Zkoumal také puriny a
dokázal jejich
přítomnost v kofeinu a
kávě.
Fischerova projekce
glyceraldehydu
D- a L- sacharidy
projekci na centru chirality, který je nejvzdálenější od aldehydové nebo ketonové
skupiny, hydroxylová skupina orientována vpravo, řadíme takový monosacharid
mezi D-sacharidy. Pokud se hydroxylová skupina nachází vlevo, pak mezi L-
sacharidy.
CHO
HC*
H2C OH
OH
D-glyceraldehyd
CHO
*CH
H2C OH
HO
L-glyceraldehyd
Deskriptory D a L v názvosloví sacharidů vyjadřují pouze konfiguraci na jednom
stereogenním centru a neříkají nic o ostatních stereogenních centrech v molekule.
Od každého D-cukru tedy můžeme odvodit zrcadlový obraz, L-cukr, který ponese
stejný název. Izomery jiné než enantiomery pak nesou rozdílné názvy. Jednotlivé
prostorové izomery cukrů nejsou navzájem převeditelné bez přerušení
chemických vazeb, takže např. D-glukosu nelze rotací kolem vazeb přeměnit v L-
glukosu.
CHO
C
C
C
CH2OH
OHH
OHH
OHH
CHO
C
C
C
CH2OH
HO H
HO H
HO H
D-ribosa L-ribosa
aldopentosy
CHO
C
C
C
C
CH2OH
OHH
OHH
HHO
OHH
CHO
C
C
C
C
CH2OH
HO H
HO H
H OH
HO H
D-glukosa L-glukosa
aldohexosy
U monosacharidů je v přírodě nejrozšířenější D-forma.
Sacharidy, které se liší pouze konfigurací na jediném centru chirality, se nazývají
epimery. Například D-mannosa je epimerem D-glukosy vzhledem ke konfiguraci
na druhém uhlíkovém atomu, zatímco D-glukosa a D-galaktosa jsou epimery
vzhledem ke čtvrtému uhlíkovému atomu.
CHO
C
C
C
C
CH2OH
OHH
OHH
HHO
HO H
D-mannosa
CHO
C
C
C
C
CH2OH
OHH
OHH
HHO
OHH
D-glukosa
CHO
C
C
C
C
CH2OH
OHH
HHO
HHO
H OH
D-galaktosa
Zapamatuj si:
Sacharidy jsou
nejrozšířenější v D-formě,
zatímco aminokyseliny
v L-formě.
Epimery
Příklady k samostatnému procvičování:
1. Klasifikuj uvedené monosacharidy podle počtu uhlíků a přítomné
aldehydové/ketonové skupiny:
a) b) c)
CHO
C HHO
C OHH
CH2OH
D-threosa
CH2OH
C O
C OHH
C OHH
CH2OH
D-ribulosa
CHO
C HH
C OHH
C OHH
CH2OH
2-deoxy-D-ribosa
2. Rozhodni, zda tyto sacharidy přísluší k řadě D nebo L.
CHO
C
C
HHO
HHO
CH2OH
a) CHO
C OHH
C HHO
C OHH
CH2OH
b) c) CH2OH
C
C HHO
C OHH
CH2OH
O
3. Na obrázcích jsou uvedeny pouze cukry z D-řady. Jak by ve Fischerově
projekci vypadala řada L?
CHO
C
C
C
C
CH2OH
OHH
OHH
HHO
HO H
CH2OH
C
C
C
C
CH2OH
OHH
OHH
HHO
O
a)
D-fruktosa
CHO
C HHO
C OHH
C OHH
CH2OH
b)
D-arabinosa
c)
D-mannosa
Řešení:
1. cvičení:
a) Aldotetrosa
b) Ketopentosa
c) Aldopentosa
2. cvičení:
a) L
b) D
c) D
3. cvičení:
CHO
C
C
C
C
CH2OH
HO H
HO H
H OH
OHH
CH2OH
C
C
C
C
CH2OH
HO H
HO H
H OH
O
a)
L-fruktosa
CHO
CH OH
CHO H
CHO H
CH2OH
b)
L-arabinosa
c)
L-mannosa
V roztocích se aldosy i ketosy vyskytují v lineární formě jen v nepatrných
koncentracích. Tyto cukry podléhají samovolné cyklizaci. Podstatou cyklizace je
tvorba poloacetalu, přičemž toto zacyklení je vratné. Cyklizací vznikají nejčastěji
pěti- a šestičlenné kruhy. Sacharidy v nich označujeme podle podobnosti
s heterocykly tetrahydropyranem a tetrahydrofuranem. Pokud je poloacetal
pětičlenný, označujeme tyto struktury jako furanosy, pokud šestičlenný, jde o
pyranosy.
O O
tetrahydropyran tetrahydrofuran
Otázka k zamyšlení:
Proč se cyklizací sacharidů netvoří cykly vetší nebo menší než pěti- nebo
šestičlenné?
Pro znázornění prostorového uspořádání cyklických forem cukrů se používají
Haworthovy vzorce. Jedná se o perspektivní vzorce, při jejichž psaní je nutné
dodržovat určitá pravidla. Pyranosy mají kyslíkový atom vždy umístěný vpravo
nahoře a furanosy nahoře. Uhlík C1 aldos a C2 ketos je umístěn vpravo od kyslíku
a uhlíkové atomy jsou pak uspořádány podle stoupajících pořadových čísel ve
směru hodinových ručiček. Jako příklad si uvedeme vznik D-glukopyranosy
z lineární D-glukosy.
Strukturu lineární D-glukosy ve Fischerově projekci si sklopíme směrem doprava.
Formalismus Fischerovy projekce, kdy při pohledu na každý atom uhlíku se nám
vazby tvořící řetězec zdají ubíhat dozadu, velmi usnadní správné překreslení
řetězce do oblouku. Uhlíkové atomu kreslíme podle stoupajícího pořadového čísla
ve směru hodinových ručiček. Překreslíme hydroxylové skupiny. Ty, které
Cyklické struktury
sacharidů:
Haworthovy vzorce
Pravidla pro psaní
Haworthových
vzorců
v lineárním vzorci směřovaly doprava, překreslíme směrem dolů. Skupiny, které
byly nalevo, půjdou nahoru.
1
CHO
2
C
3
C
4
C
5
C
6
CH2OH
OHH
OHH
HHO
OHH
D-glukosa
CH2OHC
C
C C
C O
OH
HOH
H
H
OH
H
OH H
1
23
4
5
6
Aby byl vznik cyklické formy a také prostorové uspořádání na atomu C5 lépe
patrné, můžeme provést rotaci o 120° kolem vazby C4—C5. Nyní máme -OH
skupinu připravenu k adici na karbonyl, která poskytne poloacetal.
Následnou cyklizací molekuly za vzniku poloacetalu pak vznikne nové centrum
chirality na prvním uhlíkovém atomu (na obrázku níže označeno hvězdičkou).
Nově vzniklá hydroxylová skupina na C1 se nazývá poloacetalový hydroxyl.
Celkový počet OH skupin zůstává po cyklizaci nezměněn, protože jeden hydroxyl
ubude a jiný, poloacetalový, přibude.
1
23
4
5
6
O
H
OH
H
OH
OH
H
H
HO
CH2OH
H *
D-gkukopyranosa
Dvě struktury, prostorové izomery, které se liší pouze orientací poloacetalového
hydroxylu, se nazývají anomery. Příkladem takových anomerních dvojic je α-Dglukopyranosa
a β-D-glukopyranosa, přičemž u α-anomeru D-hexopyranos
směřuje poloacetalový hydroxyl dolů (stejným směrem byla orientována OH
skupina na C5), u β-anomeru nahoru. U L-monosacharidů je tomu naopak.
Anomery
CH2OHC
C
C C
C O
OH
HOH
H
H
OH
H
OH H
1
23
4
5
6
OHC
C
C C
C O
OH
HOH
H
H
OH
CH2OH
H
H
1
23
4
5
6
rotace 120°
Walter Haworth
(1883–1950)
Britský chemik,
který se proslavil
zkoumáním
sacharidů a
vitamínu C. V roce
1937 získal
Nobelovu cenu.
1
23
4
5
6
O
H
OH
H
OH
OH
H
H
HO
CH2OH
H
1
23
4
5
6
O
OH
H
H
OH
OH
H
H
HO
CH2OH
H
Podobným způsobem můžeme odvodit cyklickou strukturu ketosy. Jako příklad si
uvedeme vznik D-fruktofuranosy z lineární D-fruktosy.
1
CH2OH
2
C
3
C
4
C
5
C
6
CH2OH
OHH
OHH
HHO
O
OH
C
C C
C O
H
HOH
OH
CH2OH
H
CH2OH
1
2
34
5
6
O CH2OH
OH
OH
H
H
OH
HOH2C
H
D-fruktosa α-D-fruktofuranosa
Uvedené Haworthovy vzorce se často zjednodušují. Vodíkové atomy umístěné na
cyklu se vynechávají a hydroxylové skupiny se znázorňují čárkou, takže α-Dglukopyranosu
můžeme znázornit takto:
O
CH2OH
Rozpustíme-li ve vodě například čistou α-D-glukopyranosu, dochází po určité
době k vytvoření rovnováhy, v níž jsou sice zastoupeny 4 cyklické formy (α-Dglukopyranosa,
β-D-glukopyranosa, α-D-glukofuranosa a β-D-glukofuranosa), ale
s výraznou převahou pyranos. Jednotlivé formy se liší svou optickou otáčivostí.
Vytvoření této rovnovážné směsi je spojeno s tím, že se změní optická otáčivost
celého roztoku. Tento jev, kdy se změní optická otáčivost cukru v důsledku
změny zastoupení jednotlivých anomerů, se označuje jako mutarotace.
α-D-glukopyranosa β-D-glukopyranosa
Zjednodušený zápis
glukopyranosy
Mutarotace
Příklady k samostatnému procvičování:
1. Překreslete tyto lineární vzorce do cyklických Haworthových struktur.
Aldosy překreslete ve formě pyranos, uvedenou ketosu jako furanosu.
Nakreslete oba anomery a vzorce pojmenujte.
CHO
HHO
OHH
OHH
OHH
CH2OH
CHO
OHH
HHO
HHO
OHH
CH2OH
CH2OH
O
OHH
HHO
HHO
CH2OH
D-altrosa D-galaktosa L-fruktosa
2. Určete, o které anomery daných cukrů se jedná:
O
D-arabinopyranosa
a)
O
D-mannopyranosa
b)
CH2OH
O
CH2OH
D-idopyranosa
c)
Řešení:
1. cvičení:
O
CH2OH
O
CH2OH
α-D-altropyranosa nebo β-D-altropyranosa
O
CH2OH
O
CH2OH
α-D-galaktopyranosa nebo β-D-galaktopyranosa
O OH
CH2OH
OH
OH
HOH2C
O
OH
OH
OH
HOH2C
CH2OH
α-L-fruktofuranosa nebo β-L-fruktofuranosa
2. cvičení:
a) β
b) α
c) β
Vlastnosti monosacharidů
Monosacharidy jsou krystalické látky, které jsou dobře rozpustné ve vodě.
Jejich roztoky mají sladkou chuť a obvykle stáčejí rovinu polarizovaného
světla. Zahříváním tají, při vyšší teplotě hnědnou, karamelizují.
Chemické vlastnosti jsou dány poloacetalovým charakterem jejich cyklických
forem, které v rovnováze převažují, a přítomností dalších alkoholových
hydroxylových skupin. Monosacharidy si současně zachovávají vlastnosti
karbonylových sloučenin, ale jejich poloacetalová struktura způsobuje, že
některé reakce, typické pro aldehydy, probíhají velmi zvolna nebo neprobíhají
vůbec.
Reakce monosacharidů
Jak bylo řečeno, monosacharidy obsahují pouze dva typy funkčních skupin –
hydroxylovou a karbonylovou. Většina jejich chemických reakcí je nám už
známá. Alkoholy lze transformovat na estery nebo ethery, případně je lze
oxidovat. Karbonylová skupina může reagovat s nukleofily, lze ji redukovat
nebo oxidovat.
 Vznik esterů a etherů
Hydroxylové skupiny sacharidů je možné převádět na ethery a estery. Reakce
hydroxylových skupin v molekulách monosacharidů s reaktivními
formami kyselin (anhydridy, halogenidy,…) vede ke vzniku esterů. Biologicky
nejvýznamnější jsou estery s kyselinou trihydrogenfosforečnou, které vznikají při
metabolických přeměnách sacharidů. V molekule D-glukosy se přednostně
esterifikuje poloacetalová a primární hydroxylová skupina na posledním
uhlíkovém atomu za vzniku α-D-glukopyranosa-1-fosfátu a α-D-glukopyranosa-6-
fosfátu.
Fyzikální vlastnosti
Chemické vlastnosti
Esterifikace
O
H
O
H
OH
OH
H
H
HO
CH2OH
H
P
O
OH
OH
O
H
OH
H
OH
OH
H
H
HO
CH2
H
OP
OH
HO
O
α-D-glukopyranosa-1-fosfát α-D-glukopyranosa-6-fosfát
Příkladem reakce vzniku esterů je reakce glukosy s acetanhydridem (anhydrid
kyseliny octové):
O
H
OH
H
OH
OH
H
H
HO
CH2OH
H
OH3C CH3
OO
O
H
OAc
H
OAc
OAc
H
H
AcO
CH2OAc
H
CH3COONa
α-D-glukopyranosa acetanhydrid
Ac =
CH3
O
Otázka k zamyšlení:
Jaká bude rozpustnost plně acetylované glukosy ve vodě?
Ethery sacharidů se připravují působením halogenalkanů na sacharidy
v přítomnosti báze, která však často degraduje citlivou molekulu cukru. Naproti
tomu příprava etherů působením halogenalkanů v přítomnosti oxidu stříbrného
probíhá snadno za vysokých výtěžků. Například α-D-glukopyranosa poskytuje
reakcí s jodmethanem a oxidem stříbrným pentamethylether (methyl-2,3,4,6-tetra-
O-methyl-α-D-glukopyranosid).
O
OH
OH
OH
CH2OH
Ag2O
CH3I
O
OCH3
OCH3
OCH3
CH2OCH3
H3COHO
α-D-glukopyranosa pentamethylether glukosy
1,2,3,4,6-penta-O-acetyl-α-D-glukopyranosa
(ester)
 Oxidačně-redukční reakce
Oxidace i redukce monosacharidů probíhá u aldos většinou na prvním atomu
uhlíku C1, tedy na atomu uhlíku karbonylu, který je v rovnováze s poloacetalem.
Struktury, které vznikají při redukci, nemají ani aldehydovou ani ketonovou
skupinu, která by vytvořila cyklický poloacetal. Oxidací prvního uhlíku aldos
mírnými oxidačními činidly vznikají aldonové kyseliny (z glukosy vzniká
gluonová kyselina). Můžeme ji provést i velmi slabými oxidačními činidly, jako
je Fehlingovo činidlo (Cu2+
ve vodném alkalickém roztoku vínanu sodného),
Tollensovo činidlo (Ag+
ve vodném amoniaku) nebo Benedictovo činidlo (Cu2+
ve vodném roztoku citronanu sodného). Všechny cukry, které s těmito činidly
reagují, se nazývají redukující cukry (cukr oxidační činidlo redukuje). Tyto
reakce se využívají k důkazům redukujících cukrů a aldehydů.
O
CH2OH
OH
COOH
OHH
HHO
OHH
OHH
CH2OHOH
OH Fehling
HO
β-D-glukopyranosa D-glukonová kyselina
Oxidací primární OH skupiny na konci řetězce mohou vznikat také uronové
kyseliny. Tvorba kyseliny glukuronové spočívá v oxidaci primární hydroxylové
skupiny na šestém uhlíku v molekule glukosy na karboxylovou skupinu.
Glukuronová kyselina je velmi důležitý biochemický intermediát, který se a např.
účastní detoxikace cizorodých látek.
O
OH
OH
OH
HO
COOHCHO
OHH
HHO
OHH
OHH
COOH
glukuronová kyselina
Při oxidaci na hydroxylové skupiny na prvním i posledním atomu uhlíku aldos
vznikají dikarboxylové kyseliny, aldarové kyseliny. Z glukosy vznikne kyselina
glukarová.
Oxidace
U aldonových kyselin
může dojít k jejich
zacyklení za vzniku
cyklických esterů, tzv.
laktonů.
Kyselina
glukuronová je
součástí kyseliny
hyaluronové.
O O
OO
COOH
OHH
HHO
OHH
OHH
COOH
glukarová kyselina
Redukcí aldos nebo ketos NaBH4 vznikají cukerné alkoholy. D-glucitol, který
vzniká redukcí D-glukosy, je přítomen v některých druzích ovoce a bobulí,
zejména v třešních a hruškách. Přidává se do různých potravin – cukrovinek,
žvýkaček, pod názvem sorbit jako umělé sladidlo. Slouží také jako výchozí
surovina pro syntézu kyseliny L-askorbové (vitamin C).
O
CH2OH
OH
CH2OH
OHH
HHO
OHH
OHH
CH2OHOH
OH
HO
NaBH4
β-D-glukopyranosa D-glucitol
Otázka k zamyšlení:
Proč vzniká redukcí L-gulosy NaBH4 stejný alditol (D-glucitol) jako redukcí
D-glukosy?
CHO
HHO
HHO
OHH
HHO
CH2OH
L-gulosa
Redukce
 Tvorba glykosidů
Cyklické formy monosacharidů s poloacetalovou skupinou reagují s alkoholy za
kyselé katalýzy. Při reakci alkohol nahrazuje poloacetalovou -OH skupinu,
uvolňuje se molekula vody. Reagující molekuly se spojují tzv. glykosidickou
vazbou a vytvářejí se sloučeniny zvané glykosidy. Glykosidy jsou po chemické
stránce acetaly, které nemají volný poloacetalový hydroxyl, a proto neredukují
Fehlingovo činidlo. Nadbytkem vody se glykosidy hydrolyzují zpět na
monosacharid a alkohol. Reakce probíhají opět za kyselé katalýzy.
Glykosidy jsou v přírodě značně rozšířeny. Například rostliny kokořík nebo
krtičník obsahují kardioaktivní glykosidy, které se užívají při srdečních
onemocněních. Mnoho biologicky významných molekul obsahuje také
glykosidickou vazbu (např. DNA, RNA)
O
CH2OH
OH
OH
OH
HO
H2SO4
CH3OH
O
CH2OH
OCH3
OH
OH
HO
α-D-glukopyranosa methyl- α-D-glukopyranosid
Kromě těchto glykosidů povahy acetalů, nazývaných O-glykosidy, existují ještě
N-glykosidy, které vznikají tak, že poloacetalová OH skupina je za kyselé
katalýzy nahrazena dusíkatým nukleofilem (aminem). Mezi nejběžnější Nglykosidy
patří nukleosidy, v nichž jsou k monosacharidové části připojeny
purinové (adenin, guanin) nebo pyrimidinové (cytosin, uracil, thymin) báze.
Nukleosidy a jejich fosforečné estery, nukleotidy, mají významnou úlohu
v metabolických dějích a jsou základem struktury nukleových kyselin.
O
N
Cukr (pentosa) + báze = nukleosid Cukr (pentosa) + báze + fosfát = nukleotid
NN
N
NH2
HO
HO
O
N
NN
N
NH2
O
HO
P
OH
HO
O
OH OH
Vznik glykosidů
Mezi O-glykosidy
patří například
digitoxin z rostliny
náprstníku vlnatého.
Používá se při léčbě
srdečních
onemocnění.
N-glykosidy
 Alkoholové kvašení
Monosacharidy podléhají přeměnám, které způsobují různé mikroorganismy.
Například účinkem kvasinek na D-glukosu bez přístupu vzduchu vzniká ethanol
a oxid uhličitý.
C6H12O6 → 2 CH3CH2OH + 2 CO2
Zástupci
K nejvýznamnějším monosacharidům patří hexosy a pentosy, vyskytující se
v rostlinných i živočišných organismech.
 D-glukosa
Aldohexosa, běžně nazývaná pouze glukosa, protože L-glukosa se v přírodě
prakticky nevyskytuje. Jedná se o bílou, krystalickou látku, která je dobře
rozpustná ve vodě. Je přítomna zejména v ovoci a rostlinných šťávách. Proto je
známá také pod názvem hroznový cukr. Volná glukosa je obsažená také v krvi
savců. Je velmi důležitým zdrojem energie a její koncentrace v krvi je hormonálně
regulována. Je snadno stravitelná a používá se v lékařství jako umělá výživa.
Zahřátím na 200 °C se mění na tmavě hnědý karamel, který se používá
v potravinářském průmyslu k barvení lihovin a octa.
Průmyslově se glukosa vyrábí hydrolýzou škrobu. Kvašením se z ní pak získávají
různé chemikálie, např. ethanol, butan-1-ol, aceton a kyselina citronová.
Fluorovaný derivát D-glukosy, 2-fluor-2-deoxy-D-glukosa, proniká podobně jako
D-glukosa buněčnou membránou, ale na rozdíl od ní je více vychytávána
v místech s aktivnějším metabolismem – např. nádorové buňky. Tato látka se stala
chemickým základem pozitronové emisní tomografie (PET), která patří
k nejúspěšnějším metodám při zjišťování nádorových onemocnění.
Radiofarmakum, které je podávané pacientovi se rozpadá a tím produkuje
pozitrony, které se spojují s elektrony a vzniká záření gama. Zářičem je 18
F z 2fluor-2-deoxy-D-glukosy,
který se přeměňuje na kyslík. Fluordeoxyglukosa se pak
přeměňuje na glukosu.
O
CH2OH
OH
F
OH
HO
2-fluor-2-deoxy-D-glukosa
 D-fruktosa
Ketohexosa, která je v přírodě velmi rozšířená, nalezneme ji v ovoci a medu, kde
se vyskytuje společně s D-glukosou. Proto byla dříve nazývána ovocným cukrem.
Je nejsladším cukrem vůbec. Na rozdíl od většiny D-cukrů (D-glukosy, D-mannosy
nebo D-galaktosy) otáčí rovinu polarizovaného světla vlevo, proto se dříve
nazývala také levulosa.
 D-galaktosa
Aldohexosa, jejíž název je odvozen z řeckého galaktos, „z mléka“, protože
přírodním zdrojem galaktosy je disacharid laktosa. Je součástí krevních
polysacharidů a hemicelulos.
 D-ribofuranosa
Aldopentosa, která je významnou součástí nukleových kyselin, stejně jako její
derivát 2-deoxy-D-ribosa, vznikající náhradou jedné hydroxylové skupiny
v molekule D-ribosy atomem vodíku.
C
C
OH
C
C
CH2OH
OHH
OHH
HH
2-deoxy-D-ribosa
H
OH
H
OH OH
H H
O
CH2OH
H
OH
H
OH H
H H
O
CH2OH
β-D-ribofuranosa 2-deoxy- β-D-ribofuranosa
Od D-ribosy jsou odvozeny také jiné biologicky významné sloučeniny, jako
například nukleotid adenosintrifosfát (ATP), jedna z nejvýznamnějších sloučenin
podílejících se na přenosu energie v buňkách.
2-deoxy-D-ribosa je
součástí DNA
HO OH
O
N
N
N
N
H2N
OP
O
O
OP
O
O
OP
O
O
O
adenosintrifosfát
 Deriváty monosacharidů
V přírodě se kromě monosacharidů vyskytují také jejich deriváty. Vznikají
chemickou modifikací nebo nahrazením funkční skupiny sacharidů skupinou –
COOH, -NH2, -SO3H aj. V aminocukrech je jedna nebo více hydroxylových
skupin nahrazena aminoskupinou. Mezi aminocukry patří například D-glukosamin
a D-galaktosamin.
OOH
NH2
OH
HO
CH2OH
D-glukosamin
OOH
NH2
OH
HO
CH2OH
D-galaktosamin
Fosforečné estery sacharidů vznikají přenosem jednoho nebo dvou zbytků
kyseliny fosforečné např. z ATP. Jde o esterifikaci OH skupin kyselinou
fosforečnou. V této podobě vstupují sacharidy do metabolických reakcí.
Oligosacharidy
Sacharidy složené ze dvou až deseti molekul monosacharidů se nazývají
oligosacharidy. Existuje v nich glykosidická vazba mezi poloacetalovým
atomem uhlíku jednoho monosacharidu a libovolnou hydroxylovou skupinou
druhého monosacharidu. Dělíme je podle počtu monosacharidových jednotek na
disacharidy, trisacharidy až dekasacharidy. Nejvýznamnější jsou disacharidy.
Vazebné poměry oligosacharidů
Monosacharidové jednotky mohou být vázány dvojím způsobem. Poloacetalový
hydroxyl jednoho monosacharidu má možnost reagovat s poloacetalovým
hydroxylem druhého cukru. V takovém případě vzniká disacharid neredukující,
protože neobsahuje poloacetalové hydroxyly, které by mu udělovaly redukující
vlastnosti při reakci se slabými oxidačními činidly, jako je Fehlingovo nebo
Tollensovo.
Aminocukry
Glukosamin se používá
jako léčivo při artróze.
Označuje se jako
kloubní výživa.
Fosforylované cukry
Charakteristika
oligosacharidů
Neredukující
disacharidy
Pokud poloacetalový hydroxyl reaguje s alkoholovým hydroxylem druhého
monosacharidu, zbývá v molekule disacharidu jeden poloacetalový hydroxyl,
který jí uděluje redukující vlastnosti. Vzniká disacharid redukující.
Běžná je vazba mezi atomy C1 prvního monosacharidu a C4 druhého
monosacharidu. Ta je označována jako vazba (1→4). Vazba spojující C1 jedné
molekuly s C2 druhého monosacharidu se označuje symbolem (1→2).
Zástupci
 Sacharosa
Sacharosa, známá jako řepný nebo třtinový cukr, patří mezi neredukující
disacharidy, vznikající spojením molekuly α-D-glukopyranosy a β-Dfruktofuranosy.
Jedná se o jeden z nejrozšířenějších disacharidů, který je
podstatnou složkou výživy. Sacharosa tvoří bezbarvé, ve vodě dobře rozpustné
krystalky, které se zahříváním mění v karamel. V kyselém prostředí se
hydrolyzuje na glukosu a fruktosu. Hydrolýza je provázena změnou optické
otáčivosti z pravotočivé na levotočivou. Směs obou monosacharidů se proto
označuje jako invertní cukr. Určité druhy hmyzu, např. včela, mají enzym zvaný
invertasa, který katalyzuje hydrolýzu sacharosy na směs D-glukosy a D-fruktosy,
které tvoří hlavní složku medu. Enzym invertasa je zodpovědný také za okamžité
vstřebávání medu v našem organismu.
O
CH2OH
OH
OH
HO O
O
CH2OH
HO
OH
HOH2C
sacharosa
Sacharosa se průmyslově získává z cukrové řepy. Od 18. století se dostávala do
evropského jídelníčku. V tropech je jejím zdrojem cukrová třtina, která se
pěstovala již v 6. tisíciletí př. n. l. v Indii. Později se rozšířila do arabských států a
odtud prostřednictvím křížových cest do Evropy.
 Cellobiosa a maltosa
Maltosa i cellobiosa vznikají spojením dvou molekul glukosy. Patří mezi
disacharidy redukující. Ve sladovém cukru maltose, která se získává
enzymatickým štěpením škrobu, jsou molekuly D-glukopyranosy vázány (1→4)α-glykosidickou
vazbou. Disacharid cellobiosa, který se získává částečnou
hydrolýzou celulosy, obsahuje dvě D-glukopyranosy spojené (1→4)-βglykosidickou
vazbou.
Redukující
disacharidy
Vlastnosti sacharosy
Průmyslová výroba
sacharosy
O
CH2OH
OH
OH
HO
O
O
CH2OH
OH
OH
OH
cellobiosa
O
CH2OH
OH
OH
OH
O
CH2OH
OH
OH
O
HO
maltosa
 Laktosa
Disacharid, který se nachází v kravském nebo lidském mléku se nazývá laktosa,
též mléčný cukr. Patří mezi disacharidu redukující a je složen z dvou různých
monosacharidů, D-glukosy a D-galaktosy.
O
CH2OH
OH
OH
OH
O
CH2OH
OH
OH
HO
O
laktosa
galaktosa glukosa
Děti mají v trávicím traktu přítomný enzym laktasu, který hydrolyzuje laktosu na
její monosacharidové složky, absorbovatelné do krevního oběhu. Mnozí dospělí
mají velmi nízkou hladinu tohoto enzymu, proto většina laktosy z mléka, které
vypijí, prochází jejich zažívacím traktem do tlustého střeva, kde v důsledku
fermentačních procesů vznikají velká množství oxidu uhličitého, vodíku a
dráždivých organických kyselin. To má za následek trávící obtíže, označované
jako nesnášenlivost mléka.
Polysacharidy
Polysacharidy jsou sacharidy, ve kterých jsou desítky, stovky či tisíce
monosacharidů vzájemně vázané glykosidickými vazbami. Základní jednotky
mohou být stejného typu, potom hovoříme o homopolysacharidech nebo jsou
různých typů a jde o heteropolysacharidy. Protože mají pouze jednu volnou
anomerní hydroxylovou skupinu na konci velmi dlouhého řetězce, nepatří mezi
redukující sacharidy. Kyselou nebo enzymatickou hydrolýzou poskytují
oligosacharidy nebo až mono sacharidy. Na rozdíl od cukrů se polysacharidy ve
vodě rozpouštějí poměrně špatně.
Trávení mléka
Charakteristika
polysacharidů
Maltosa se získává
tzv. sladováním
ječmene, kdy
dochází ke štěpení
škrobu na maltosu.
Slad se přidává do
piva.
Zástupci
 Celulosa
Celulosa je základní stavebním materiálem buněčných stěn rostlin. Je to
nejrozšířenější organická sloučenina na světě a ročně jí fotosyntézou vzniká
odhadem 1011
tun. Váže více než polovinu uhlíku přítomného v biosféře. Ve dřevě
je doprovázena dalšími látkami, ligninem a hemicelulosami. Po odstranění většiny
hemicelulosy a ligninu ze dřeva vzniká hmota zvaná buničina, která se používá
v papírenském a textilním průmyslu. Z bavlníku se získává čistá forma celulosy.
Celulosa patří mezi lineární polysacharidy. Tvoří ji β-D-glukopyranosové
zbytky spojené (1→4)-β-glykosidickými vazbami, stejně jako u cellobiosy.
Řetězce celulosy jsou bočně seřazeny. Glukosové zbytky v sousedních řetězcích
poutají vodíkové můstky. Úplnou kyselou hydrolýzou poskytuje celulosa D-
glukosu.
O
CH2OH
OH
OH
O
CH2OH
OH
OH O
O
O *
*
n
Z celulosy se vyrábí řada průmyslově významných derivátů. Její acetáty jsou
podstatou celulosového hedvábí a nitráty celulosy, v němž jsou -OH skupiny
esterifikovány kyselinou dusičnou, se používají jako výbušniny (střelná bavlna).
Smísením nitrocelulosy s kafrem vzniká celuloid, první vyrobený termoplast.
Z celulosy se připravuje xantogenátovým procesem také viskózové hedvábí nebo
celofán.
 Hemicelulosy
Hemicelulosy mají mnohem menší relativní molekulovou hmotnost než celulosa,
kterou provázejí v rostlinných tkáních. Z chemického hlediska se jedná o směs
polysacharidů, v nichž se různé stavební jednotky (D-glukosa, D-mannosa, Dgalaktosa,
D-arabinosa) mohou i nepravidelně střídat.
 Škrob
Škrob je složen z α-D-glukopyranosových jednotek spojených do dlouhých
řetězců. Základem struktury škrobu jsou dvě složky: nevětvená amylosa, ve které
jsou glukosové jednotky spojeny (1→4)-β-glykosidickou vazbou, a rozvětvený
amylopektin, ve kterém dochází k větvení díky (1→4)-β- a (1→6)-βglykosidickým
vazbám. Amylosa tvoří asi 20 % hmotnosti škrobu, amylopektin
zbývajících 80 %.
Struktura celulosy
Deriváty celulosy
Z celuloidu se stále
vyrábějí například
míčky na stolní tenis
nebo trsátka na
strunné hudební
nástroje
O
CH2OH
OH
OH
O
CH2OH
OH
OH
OO
amylosa
n
O
O
CH2
OH
OH
O
CH2OH
OH
OH
O OO
O
O
CH2OH
OH
OH
O
CH2OH
OH
OH
OO
O
OH
OH
CH2OH
amylopektin
n
Škrob je ve vodě částečně rozpustný a je méně stálý vůči hydrolýze než celulosa.
V lidském zažívacím traktu i ústech se hydrolyzuje na D-glukosu, a proto tvoří
důležitou součást naší potravy (obiloviny, brambory, atd.) Škrob tvoří s jodem
charakteristicky modře zbarvený komplex, čehož se využívá v analytické chemii
při důkazových reakcích.
 Glykogen
Glykogen je zásobní polysacharid živočichů přítomný ve všech buňkách.
Ukládá se v játrech, kde se v případě potřeby přeměňuje na glukosu. Strukturně se
podobá amylopektinu, ale je větší (složen až z 100 000 α-D-glukopyranosových
jednotek) a rozvětvenější. K větvení dochází na každém osmém a dvanáctém
glukosovém zbytku.
Domácí pokusy
1) Izolace škrobu z brambor
Pomůcky:
 Syrová brambora
 Jemné struhadlo
 Plátno
 Voda
Postup:
Oloupanou syrovou bramboru nastrouhej na jemném struhadle a přidej 100 ml
studené vody. Směs promíchej a přefiltruj přes plátno. Poté k bramborové drti
znovu přidej 100 ml studené vody a znovu přefiltruj. Škrob se usadí na dně
nádoby, ze které je potřeba vylít vodu tak, aby se škrob nevylil také.
2) Důkaz škrobu v potravinách
Pomůcky:
 Brambora
 Banán
 Méně kvalitní uzeniny
 Jodová tinktura
Postup:
Rozkroj brambor, ukroj plátek banánu a na řeznou plochu kápni trošku jodové
tinktury. Pozoruj zbarvení.
Tmavé zbarvení dokazuje přítomnost škrobu.
3) Faraonovi hadi
Pomůcky:
 Písek
 Cukr krupice (sacharosa)
 Jedlá soda (hydrogenuhličitan sodný)
 Ethanol (líh)
 Cigaretový popel
Postup:
Do porcelánové misky nasyp písek a uprostřed udělej důlek. Na papíru promíchej
cukr a jedlou sodu v poměru 9:1 (dávkuj po lžičkách) a přidejte trochu
cigaretového popela (slouží jako katalyzátor) a směs vsyp do důlku. Písek kolem
směsi lehce, rovnoměrně navlhči etanolem a směs hořící špejlí zapal. Pozoruj
průběh reakce.
Otázka k zamyšlení:
Který prvek tvoří černou složku těla hada?
Shrnutí
Sacharidy jsou polyhydroxyaldehydy a polyhydroxyketony, které mají více než
tři atomy uhlíku. Mohou být klasifikovány podle počtu uhlíků a typu karbonylové
skupiny. Rozlišujeme tak aldosy a ketosy. Podle počtu uhlíkových atomů
Škrob funguje jako
velmi levná náhražka a
tak na něj narazíme i
v uzeninách nebo
mléčných výrobcích,
kam nepatří.
v molekule pak rozlišujeme aldo- nebo keto- tetrosy, pentosy, hexosy, heptosy
atd. Tvoří mnoho stereoizomerů. Jednotlivé monosacharidy mají triviální názvy.
Sacharidy dělíme na jednoduché a složené. Jednoduché sacharidy, též
monosacharidy, jsou stavebními články složených sacharidů. Složené sacharidy
dělíme na oligosacharidy a polysacharidy. Mono- a oligosacharidy označujeme
jako cukry.
Monosacharidy se podle konfigurace stereogenního centra nejvíce vzdáleného od
karbonylové skupiny dělí na D- a L-cukry. V přírodě dominuje řada D-cukrů.
Prostorové uspořádání stereogenních center se často vyjadřují pomocí Fischerovy
projekce. Monosacharidy jsou v rovnováze s cyklickými poloacetaly. Pro
znázornění cyklických forem se používají Haworthovy vzorce. Sacharidy v nich
označujeme podle podobnosti s heterocykly – tetrahydropyranem a
tetrahydrofuranem – jako pyranosy a furanosy. Podstatou cyklizace je adice
jedné z OH skupin v řetězci na karbonyl a vznik hemiacetalu. Tvoří se tak nové
stereogenní centrum a vznikají dva diastereomerní hemiacetaly nazývané
anomery α a β.
Chemie monosacharidů zahrnuje řadu reakcí typických pro aldehydy, ketony a
alkoholy. Například hydroxylové skupiny sacharidů tvoří estery a ethery.
Karbonylové skupiny lze redukovat za vzniku cukerných alkoholů, alditolů.
Oxidací aldos na prvním uhlíkovém atomu vznikají karboxylové kyseliny,
aldonové kyseliny, oxidací primární hydroxylové skupiny na karboxylovou
skupinu na posledním atomu uhlíku v molekule cukru vznikají kyseliny uronové.
Při oxidaci na hydroxylové skupiny na prvním i posledním atomu uhlíku aldosy
vzniká aldarová kyselina. Působením alkoholů na monosacharidy v přítomnosti
kyselin vznikají O-glykosidy, jsou to acetaly, kde alkohol nahradí poloacetalový
hydroxyl. N-glykosidy, vznikají tak, že poloacetalová OH skupina je za kyselé
katalýzy nahrazena dusíkatým nukleofilem (aminem).
Mezi významné monosacharidy patří glukosa, fruktosa, deoxyribosa, galaktosa
aj.
Oligosacharidy jsou složené z dvou až deseti molekul monosacharidů vázaných
glykosidickou vazbou. Dělíme je na neredukující a redukující podle
přítomnosti poloacetalového hydroxylu v molekule. Disacharidy neredukující
neobsahují poloacetalové hydroxyly, které by jim udělovaly redukující vlastnosti
při reakci se slabými oxidačními činidly. U disacharidů redukujících je
přítomen poloacetalový hydroxyl, který způsobuje redukující vlastnosti.
Maltosa a cellobiosa jsou složeny z glukosy a patří mezi cukry redukující, stejně
jako laktosa složená z galaktosy a glukosy. Mezi sacharidy neredukující patří
sacharosa složená z glukosy a fruktosy.
Polysacharidy vznikají spojením více než deseti monosacharidových jednotek.
Jsou to důležité stavební materiály a dlouhodobé zásobní látky živých organismů.
Patří sem celulosa, která je tvořená β-D-glukopyranosovými jednotkami a podílí
se na stavbě stěn rostlinných buněk. Škrob se skládá ze α-D-glukopyranosových
jednotek, a je složen ze dvou strukturních složek - lineární amylosy a
rozvětveného amylopektinu. Škrob je důležitým rezervním polysacharidem
stejně jako glykogen, který se strukturně podobá amylopektinu.
V přírodě se kromě monosacharidů vyskytují také jejich deriváty. Vznikají
chemickou modifikací nebo nahrazením funkční skupiny sacharidů. Patří sem
například aminocukry nebo fosforečné estery sacharidů.
Přehled monosacharidů
Ketosy
CH2OH
C
CH2OH
O
dihydroxyaceton
CH2OH
C
HC
O
OH
CH2OH
D-erythrulosa
CH2OH
C
HC
O
OH
HC OH
CH2OH
D-ribulosa D-xylulosa
CH2OH
C
CH
O
HO
HC OH
CH2OH
CH2OH
C
HC
O
OH
HC OH
HC
CH2OH
OH
D-psikosa
CH2OH
C
CH
O
HO
HC OH
HC
CH2OH
OH
D-fruktosa
CH2OH
C
HC
O
OH
CH
HC
CH2OH
OH
HO
D-sorbosa
CH2OH
C
CH
O
HO
CH
HC
CH2OH
OH
HO
D-tagatosa
Aldosy
C
HC
CH2OH
OH
D-glyceraldehyd
C
HC OH
HC OH
CH2OH
D-erythrosa
OH
OH
C
CH
HC OH
CH2OH
OH
HO
D-threosa
C
HC OH
HC OH
OH
HC OH
CH2OH
D-ribosa
C
CH
HC OH
OH
HC OH
CH2OH
HO
D-arabinosa
C
HC OH
CHHO
OH
HC OH
CH2OH
D-xylosa
C
CH
CHHO
OH
HC OH
CH2OH
HO
D-lyxosa
C
HC OH
HC OH
OH
HC OH
HC OH
CH2OH
D-allosa
C
CH
HC OH
OH
HC OH
HC OH
CH2OH
D-altrosa
C
HC OH
CHHO
OH
HC OH
HC OH
CH2OH
D-glukosa
C
CH
CHHO
OH
HC OH
HC OH
CH2OH
HO HO
D-mannosa
C
HC OH
HC OH
OH
CHHO
HC OH
CH2OH
D-gulosa
C
CHHO
HC OH
OH
CHHO
HC OH
CH2OH
D-idosa
C
HC OH
CHHO
OH
CH
HC OH
CH2OH
C
CH
CHHO
OH
CH
HC OH
CH2OH
HO
D-galaktosa D-talosa
HO HO
Opakování
1. Doplň následující text:
Sacharidy dělíme na ……………., ……………. a …………….Vztah těchto tří
skupin se podobá vztahu aminokyselin, peptidů a bílkovin. Monosacharidy bývají
označovány jako hydroxyderiváty aldehydů nebo ketonů, podle druhu karbonylu
se nazývají ……………. nebo………………. Sacharidy jsou až na výjimky
chirální a mají obvykle více ……………center. Vzorce monosacharidů se často
znázorňují pomocí lineárních …………….vzorců (projekcí). Přesnější znázornění
struktury však umožňují cyklické …………….. vzorce.
2. Doplň tabulku:
Glukosa Fruktosa Galaktosa
Vzorec
Výskyt
3. Urči, zda uvedené disacharidy patří mezi cukry redukující nebo
neredukující. Čím se tyto dvě skupiny liší?
sacharosa, maltosa, cellobiosa, laktosa
4. Škrob se skládá z α-D-glukosových jednotek, které mají dvě strukturní
složky. Pojmenuj je:
a)
O
CH2OH
OH
OH
O
CH2OH
OH
OH
OO
n
O
b)
O
CH2
OH
OH
O
CH2OH
OH
OH
O OO
O
O
CH2OH
OH
OH
O
CH2OH
OH
OH
OO
O
OH
OH
CH2OH
n
5. Doplň k následujícím oligo- a polysacharidům monosacharidy, ze kterých
jsou složeny.
a) Sacharosa:
b) Maltosa:
c) Laktosa:
d) Cellobiosa:
e) Škrob:
f) Celulosa:
g) Glykogen:
Odpovědi na otázky k zamyšlení:
1. Proč se cyklizací sacharidů netvoří vetší nebo menší cykly než pěti- nebo
šestičlenné?
Šestičlenné cykly jsou nejstabilnější s minimálním pnutím v molekule. Pětičlenný
je méně stabilní, ale obvykle rychle vzniká.
2. Jaká bude rozpustnost plně acetylované glukosy ve vodě?
Plně acetylovaná glukosa je ve vodě špatně rozpustná. Acetylované skupiny
nemohou tvořit vodíkové vazby, protože nemají OH skupiny, jako v případě
glukosy. Mohou být jen akceptory vodíkové vazby.
3. Proč vzniká redukcí L-gulosy NaBH4 stejný alditol (D-glucitol) jako
redukcí D-glukosy?
Skupina –CHO v L-gulose odpovídá po redukci skupině –CH2OH v D-glukose.
První a poslední atom uhlíku v glucitolu nejsou stereogenní centra. Gulosa i
glukosa mají stejnou konfiguraci na uhlících C2 až C5, liší se jen tím, na kterém
uhlíku je aldehyd. Po redukci na koncích získáme stejné CH2OH skupiny.
4. Pokus Faraonovi hadi: který prvek tvoří černou složku těla hada?
Při pokusu faraonovi hadi z cukru používáme ethanol, sacharosu a jedlou sodu.
Ethanol se spaluje na CO2 a H2O za uvolnění tepla.
C2H5OH + 3 O2 → 2 CO2 + 3 H2O
Jedlá soda se za vzniklého tepla rozkládá:
2 NaHCO3 → CO2 + Na2CO3 + H2O
Sacharosa se rozkládá, vzniká uhlík a vznikající oxid uhličitý jej vyplňuje, a tím
se tvoří těla hadů:
C12H22O11 → 12 C + 11 H2O