ORGANSKA HEMIJA...UGLJENI HIDRATI Ugljeni hidrati (UH) su polihidroksi -aldehidi ipolihidroksi...

ORGANSKA HEMIJATERMIN XII– UGLJENI HIDRATI

UGLJENI HIDRATIUgljeni hidrati (UH) su polihidroksi-aldehidi i polihidroksi-ketoni, ilise u njih mogu pretvoriti hidrolizom.

Jednostavniji ugljeni hidrati nazivaju se šederi ili saharidi.

Ugljeni hidrati se dele na:1. Monosaharide-UH koji se hidrolizom ne mogu pretvoriti u prostije

molekule,

2. Oligosaharide-UH koji hidrolizom mogu dati nekoliko molekula monosaharida (disaharide i trisaharide),

3. Polisaharide-UH koji hidrolizom daju veliki broj monosaharida.

2

UGLJENI HIDRATI

3

Monosaharidi Monosaharidi ili prosti ugljeni hidrati.

Nomenklatura-prema broju ugljenikovih atoma dobijaju nastavak –OZA.

C6H12O6 – imaju naziv heksoze.

C5H10O5 – imaju naziv pentoze.

Monosaharidi koji sadrže adlehidnu grupu-aldoze, a oni koji sadrže keto-grupu – ketoze.

4

Monosaharidi Primeri

5

Monosaharidi Najvažnije aldoheksoze

6

CHO

OHH

HHO

OHH

OHH

CH2OH

D-Glucose

D-Mannose

CHO

HHO

HHO

OHH

OHH

CH2OH

D-Galactose

CHO

OHH

HHO

HHO

OHH

CH2OH

Monosaharidi Konfiguracija D i L- D – konfiguracija odgovara onom obliku monosaharida kod koga konfiguracija grupa na poslednjem hiralnom ugljenikovom atomu (onome koji je najviše udaljen od karbonilne grupe) odgovara onoj kod D-glicerin-aldehida. (obrnuto važi za L-konfiguraciju).

7

OHH

CH2OH

MonosaharidiD-konfiguracije

HHO

CH2OH

MonosaharidiL-konfiguracije

Monosaharidi Kao što se vidi aldoze i ketoze jednakog sastava razlikuju se po položaju karbonilne grupe, a takođe i po broju hiralnih C-atoma (obeleženih zvezdicom).

8

Monosaharidi Fizičke osobine

Monosaharidi su bezbojne čvrste supstance koje se dobro rastvaraju u vodi, a mnogo teže u alkoholu.

Rastvori monosaharida pokazuju optičku aktivnost.

D-(+)-Glukoza (dekstroza) se od svih šedera najčešde srede u prirodi.

Osnovni je deo mnogih polisaharida iz

kojih se može dobiti hidrolizom

9

Monosaharidi Ciklične strukture glukoze

Pošto monosaharidi sadrže karbonilnu i hidroksilnu grupu one mogu intramolekulski međusobno da reaguju na takav način da daju poluacetalne (hemiacetalne) ciklične oblike u kojima je karbonilna grupa pretvorena u alkoholnu hidroksilnu grupu.

Na taj način se obrazuju petočlani (furanozni) odnosno šestočlani (piranozni) prstenovi.

10

Monosaharidi Ciklične strukture glukoze

11

Monosaharidi Ciklične

strukture glukoze

Veza 1-4 petočlani

Veza 1-5 šestočlani

12

Monosaharidi Ciklični piranozni oblici prikazani Hejvortovim formulama u ravnoteži sa acikličnim oblikom D-glukoze.

13

Monosaharidi Hemijske osobine glukoze:

1. Oksidacija

2. Redukcija

3. Supstitucija

4. Reakcija sa mineralnim kiselinama

5. Esterifikacija

14

Monosaharidi Hemijske osobine glukoze:

Oksidacija

15

Monosaharidi Hemijske osobine glukoze:

Oksidacija-slično aldehidima,

glukoza je jako redukciono

sredstvo i pri zagrevanju

brzo redukuje Felingov

ili Tolensov rastvor.

16

Monosaharidi Hemijske osobine glukoze:

Oksidacija-slično aldehidima,

glukoza je jako redukciono

sredstvo i pri zagrevanju

brzo redukuje Felingov

ili Tolensov rastvor.

17

Monosaharidi Hemijske osobine glukoze:

Redukcija-

18

Monosaharidi Hemijske osobine glukoze:

Obrazovanje glikozida- kada

ciklični oblici monosaharida

reaguju sa alkoholima,

grade se glikozidi, u kojima

je H atom poluacetalne OH

grupe zamenjen alkil-radikalom.

19

Monosaharidi

20

Disaharidi Disaharidi su složeni ugljeni hidrati čiji molekuli hidrolizom daju dva molekula monosaharida.

To su kristalna jedinjenja slatkog ukusa, lako rastvorna u vodi čiji su rastvori optički aktivni.

Najvedi značaj od prirodnih disaharida imaju jedinjenja čiji se sastav može izraziti formulom C12H22O11.

Razlikuju se dva tipa disaharida:1. Redukujudi i (redukuju Felingov i Tolensov rastvor)

2. Neredukujudi (ne redukuju Felingov i Tolensov rastvor)

21

Disaharidi Redukujudi Disaharidi (maltoza, celobioza i laktoza)

22

laktozamaltoza

Disaharidi MALTOZA-2 molekula glukoze u

α –D-glukopiranoznom obliku

vezana glikozidnom vezom

ostvarenom između OH- grupe

na C1-atomu jednog molekula i

OH-grupe na C4-atomu drugog

molekula glukoze.

1 α 4-veza

23

Disaharidi CELOBIOZA-2 molekula glukoze u

β –D-glukopiranoznom obliku vezana glikozidnom vezom ostvarenom između OH- grupe na C1-atomu jednog molekula i OH-grupe na C4-atomu drugog molekula glukoze.

1 β 4-veza

24

Disaharidi LAKTOZA- (mlečni šeder)-galaktoza + glukoza

25

Disaharidi

Neredukujudi disaharidi- SAHAROZA

Dobija se iz šederne trske i šederne repe.

Pri hidrolizi se razlaže na D-glukozu i D-fruktozu.

Oba molekula su spojena glikozidnom

vezom između C1-glukoze i C2-fruktoze.

26

Polisaharidi Polisaharidi su jedinjenja velike relativne molekulske mase a sastoje se od više stotina, ili čak, hiljada molekula monosaharida, koji su međusobno povezani glikozidnim vezama.

To su prirodni polimeri i mogu se smatrati proizvodima polikondenzacije aldoza i ketoza.

Najvažniji prirodni polisaharidi su:

1. Skrob i

2. Celuloza

27

Polisaharidi

28

Polisaharidi

29

Polisaharidi

30

Polisaharidi Skrob (C6H10O5)n je polisaharid vrlo rasprosttranjen u prirodi i uglavnom se upotrebljava u obliku poljoprivrednih proizvoda.

Po hemijskom sastavu skrob je smesa dva polisaharida iste opšte formule koji se razlikuju po veličini n. Razlikuju se po molekulskoj masi i po strukturi.

Skrob obično sadrži oko 20% amiloze (deo rastvoran u vodi-nerazgranat) i oko 80% amilopektina (dela nerastvornog u vodi-razgranat).

31

Polisaharidi Struktura amiloze

Molekuli glukoze su povezani 1 α 4- glikozidnim vezama

32

Deo strukturnog fragmenta amiloze

Polisaharidi Struktura amilopektina

Molekuli glukoze su povezani pored

1 α 4- glikozidne veze i

1 α 6- glikozidnom vezom

33Deo strukturnog fragmenta amiloze

Polisaharidi Skrob-spoljašnji sloj skrobnog zrna sastoji se od amilopektina a unutrašnji od amiloze.

Nerastvoran je u hladnoj vodi a u toploj zrna bubre i nastaje koloidni rastvor.

Sa jodom skrob daje plavu boju.

Krajnji proizvod hidrolize skroba je D-glukoza.

Dugo je bio osnovna sirovina za proizvodnju alkohola.

Koristi se u kulinarstvu, proizvodnji hleba i tekstilnoj industriji.

34

Polisaharidi Skrob

35

Polisaharidi Celuloza – je glavni polisaharid delijskih zidova vlakana i drveda.

Glavni je sastojak drveta (do 70%), a ima je u ljuskama plodova, semena i dr.

Velike količine celuloze nalaze se u raznim biljnim vlaknima; vata je na primer čista celuloza, vlakna pamuka, kora krompira, takođe se sastoje od celuloze.

Celuloza je polimer sastavljen od velikog broja glukoznih jedinica koje su međusobno povezane 1 β 4- glukozidnim vezama.

36

Polisaharidi Celuloza –

37

Deo strukturnog fragmenta celuloze

Polimeri celuloze su linearni

Polisaharidi Celuloza –

Fizičke i hemijske osobine-celuloza i skrob se razlikuju po mnogim osobinama.

Celuloza je molekul vlaknaste strukture, potpuno nerastvoran u vodi i organskim rastvaračima.

Sa rastvorom joda ne daje plavu boju.

Celuloza gradi estre od kojih neki imaju veliku praktičnu primenu.

Derivati celuloze se koriste u prehrambenoj i farmaceutskoj industrijji kaozgušnjivači, emulgatori i stabilizatori.

38

Polisaharidi

39

Polisaharidi

40