Przeczytaj

bg‑azure

Właściwości redukujące monosacharydów

Monosacharydy mogą występować w formie łańcuchowej lub cyklicznej (pierścieniowej). Forma pierścieniowa może powstawać dzięki wewnętrznej cyklizacji, prowadzącej do utworzenia hemiacetalu. W warunkach próby TollensaPróba Tollensapróby Tollensa i TrommeraPróba TrommeraTrommera dominującą formą jest forma łańcuchowa monosacharydu. Ze względu na obecność grupy aldehydowej lub karbonylowej w cząsteczce monosacharydu, monosacharydy wykazują właściwości redukującewłaściwość redukującawłaściwości redukujące, czyli w odpowiednich warunkach utleniają się, redukując inny związek chemiczny.

Aldozy, podobnie jak inne aldehydy, redukują odczynnik Tollensa i Trommera, co przedstawiono na przykładzie glukozy.

Rb1uWluqL9OcA1

Próba Tollensa: Ilustracja przedstawiająca probówkę zawierającą wodny roztwór glukozy oraz świeżo sporządzony odczynnik Tollensa. Pod probówką znajduje się krzyżyk, który oznacza ogrzewanie. Na ściankach probówki znajduje się tak zwane lustro srebrowe., Obserwacje: Na ściankach probówki powstaje srebrzysty nalot (lustro srebrowe). Zdjęcie przedstawiające wynik próby Tollensa. Ścinaki probówki na zdjęciu pokryte są lustrem srebrowym., które odbija światło.^{Źródło: wikpedia.org. Licencja: CC SA BY 3.0. Autor: Tmv23, Wnioski: Glukoza posiada w swojej budowie grupę aldehydową (jest aldoheksozą), dzięki czemu wykazuje właściwości redukujące w warunkach próby Tollensa:
zapis cząsteczkowy przebiegającej reakcji chemicznej:
Ilustracja przedstawiająca schemat reakcji zachodzącej podczas próby Tollensa z udziałem glukozy. Cząsteczka glukozy o następującym wzorze Fischera: grupa $CHO$ połączona z pionową linią skierowaną do dołu, która symbolizuje łańcuch węglowy i na końcu łączy się z grupą ${CH}_{2} OH$ . Wspomnianą linię przecinają cztery krótkie poziome, prostopadłe do niej linie. Po prawej stronie linii od góry kolejno podstawniki: $OH$ , H, $OH$ oraz $OH$ . Po lewej stronie od góry podstawniki H, $OH$ , H oraz H. Dodać dwie cząsteczki $[Ag {({NH}_{3})}_{2}] OH$ , dodać trzy cząsteczki wodorotlenku sodu $NaOH$ . Strzałka w prawo, nad strzałką zapis "ogrzewanie", za strzałką produkty. Glukonian sodu o następującym wzorze Fischera: grupa $COONa$ połączona z pionową linią skierowaną do dołu, która symbolizuje łańcuch węglowy i na końcu łączy się z grupą ${CH}_{2} OH$ . Wspomnianą linię przecinają cztery krótkie poziome, prostopadłe linie. Po prawej stronie głównej linii od góry kolejno podstawniki: $OH$ , H, $OH$ oraz $OH$ . Po lewej stronie od góry podstawniki H, $OH$ , H oraz H. Dodać dwa atomy srebra, dodać cztery cząsteczki amoniaku ${NH}_{3}$ , dodać dwie cząsteczki wody $H_{2} O$ .
zapis jonowy skrócony przebiegającej reakcji chemicznej:
Ilustracja przedstawiająca schemat reakcji zachodzącej podczas próby Tollensa z udziałem glukozy. Cząsteczka glukozy o następującym wzorze Fischera: grupa $CHO$ połączona z pionową linią skierowaną do dołu, która symbolizuje łańcuch węglowy i na końcu łączy się z grupą ${CH}_{2} OH$ . Wspomnianą linię przecinają cztery krótkie poziome, prostopadłe linie. Po prawej stronie linii od góry kolejno podstawniki: $OH$ , $H$ , $OH$ oraz $OH$ . Po lewej stronie od góry podstawniki $H$ , $OH$ , $H$ oraz $H$ . Dodać dwa kationy ${[Ag {({NH}_{3})}_{2}]}^{+}$ , dodać trzy aniony hydroksylowe ${OH}^{-}$ . Strzałka w prawo, nad strzałką zapis "ogrzewanie", za strzałką produkty. Anion kwasu glukonowego o następującym wzorze Fischera: grupa ${COO}^{-}$ połączona z pionową linią skierowaną do dołu, która symbolizuje łańcuch węglowy i na końcu łączy się z grupą ${CH}_{2} OH$ . Wspomnianą linię przecinają cztery krótkie poziome, prostopadłe linie. Po prawej stronie linii od góry kolejno podstawniki: $OH$ , $H$ , $OH$ oraz $OH$ . Po lewej stronie od góry podstawniki $H$ , $OH$ , $H$ oraz $H$ . Dodać dwa atomy srebra, dodać cztery cząsteczki amoniaku ${NH}_{3}$ , dodać dwie cząsteczki wody $H_{2} O$ .
uproszczony zapis cząsteczkowy przebiegającej reakcji chemicznej:
Ilustracja przedstawiająca uproszczony schemat reakcji zachodzącej podczas próby Tollensa z udziałem glukozy. Cząsteczka glukozy o następującym wzorze Fischera: grupa $CHO$ połączona z pionową linią skierowaną do dołu, która symbolizuje łańcuch węglowy i na końcu łączy się z grupą ${CH}_{2} OH$ . Wspomnianą linię przecinają cztery krótkie poziome, prostopadłe linie. Po prawej stronie linii od góry kolejno podstawniki: $OH$ , $H$ , $OH$ oraz $OH$ . Po lewej stronie od góry podstawniki $H$ , $OH$ , $H$ oraz $H$ . Dodać ${Ag}_{2} O$ . Strzałka w prawo, nad strzałką zapis "ogrzewanie", za strzałką produkty. Kwas glukonowy o następującym wzorze Fischera: grupa $COONa$ połączona z pionową linią skierowaną do dołu, która symbolizuje łańcuch węglowy i na końcu łączy się z grupą ${CH}_{2} OH$ . Wspomnianą linię przecinają cztery krótkie poziome, prostopadłe linie. Po prawej stronie linii od góry kolejno podstawniki: $OH$ , $H$ , $OH$ oraz $OH$ . Po lewej stronie od góry podstawniki $H$ , $OH$ , $H$ oraz $H$ . Dodać dwa atomy srebra.}

Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

W powyższej reakcji nastąpiło utlenienie atomu węgla w grupie aldehydowej glukozy (stopień utlenienia: $I$ ) do atomu węgla w zdeprotonowanej grupie karboksylowej (stopień utlenienia: $III$ ) oraz redukcja kationu srebra( $I$ ) z kationu diaminasrebra( $I$ ) (stopień utlenienia: $I$ ) do srebra (stopień utlenienia: $0$ ).

Gdy w wyniku próby Tollensa (próby lustra srebrowego) na ściankach probówki osadza się srebro w postaci lustra, mówimy o pozytywnym wyniku próby Tollensa, a badany cukier ma właściwości redukujące.

RbBzu6315Ukg11

Próba Trommera: Ilustracja przedstawiająca probówkę zawierającą wodny roztwór glukozy oraz świeżo strącony niebieski wodorotlenek miedzi(

II

)

Cu {(OH)}_{2}

. Pod probówką znajduje się krzyżyk, który oznacza ogrzewanie., Obserwacje: Niebieski, galaretowaty osad zmienił zabarwienie na ceglastoczerwony. Trzy zdjęcia. Na pierwszym galaretowaty, niebieski osad wodorotlenku miedzi(

II

). Probówka ogrzewana jest palnikiem, co spowodowało roztwarzanie osadu oraz powstawanie ceglastoczerwonego osadu. Na trzecim zdjęciu Probówka jest wypełniona ceglastoczerwonym osadem., Wnioski: Glukoza posiada w swojej budowie grupę aldehydową (jest aldoheksozą), dzięki czemu wykazuje właściwości redukujące w warunkach próby Trommera:

zapis cząsteczkowy przebiegającej reakcji chemicznej:

Fischera

CHO

{CH}_{2} OH

OH

H

OH

OH

H

OH

H

H

II

Fischera

COOH

{CH}_{2} OH

OH

H

OH

OH

H

OH

H

H

I

{Cu}_{2} O

H_{2} O

Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

W powyższej reakcji nastąpiło utlenienie atomu węgla w grupie aldehydowej glukozy (stopień utlenienia: $I$ ) do atomu węgla w grupie karboksylowej (stopień utlenienia: $III$ ) oraz redukcja kationu miedzi( $II$ ) w wodorotlenku miedzi( $II$ ) (stopień utlenienia: $II$ ) do kationu miedzi( $I$ ) w tlenku miedzi( $I$ ) (stopień utlenienia: $I$ ).

Gdy w wyniku próby Trommera nastąpi zmiana zabarwienia niebieskiego, galaretowatego osadu na ceglastoczerwony osad, mówimy o pozytywnym wyniku próby Trommera, a badany cukier ma właściwości redukujące.

W przypadku negatywnego wyniku próby Trommera, powstałby czarny osad w wyniku ogrzewania osadu powstającego w reakcji:

Cu {(OH)}_{2} \overset{T}{\to} CuO + H_{2} O

bg‑gray1

Ketozy

Ketozy również ulegają próbie Tollensa i Trommera, dając wynik pozytywny. Świadczy to o ich właściwościach redukujących, pomimo że ketony dają negatywny wynik tych prób. Ketozy w środowisku zasadowym (jaki panuje w przypadku próby Tollensa i Trommera) przekształcają się w aldozy, ponieważ atom wodoru może migrować od pierwszego do drugiego atomu węgla – tautomeria keto–enolowa (poprzez nietrwałą formę enolową):

R198tu6EtmCp4

Ilustracja przedstawiająca migrację wodoru z grupy CH oraz związanej z nią grupy OH do sąsiadującej grupy karbonylowej. Cząsteczka ketozy o strukturze grupa R połączona z atomem węgla C 2 związanym za pomocą wiązania podwójnego z atomem tlenu oraz za pomocą wiązania pojedynczego z atomem węgla C 1, który to łączy się z dwoma atomami wodoru oraz z grupą hydroksylową. Strzałka w prawo, strzałka w lewo, nad strzałką aniony hydroksylowy OH-. Za strzałką cząsteczka ketozy o następującej strukturze grupa R związana z atomem węgla C 2 podstawionym grupą hydroksylową oraz atomem wodoru. Atom węgla C 2 połączony jest z atomem węgla C1, który to łączy się za pomocą wiązania podwójnego z atomem tlenu oraz za pomocą wiązania pojedynczego z atomem wodoru. — Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Przykładowo, w przypadku fruktozy zachodzi enolizacja, skutkiem czego powstaje forma typu enodiolenodiolenodiol, która przekształca się do mieszaniny aldoz (glukozy i mannozy):

Rv75jWNaUIxcz1

Ilustracja przedstawiająca tautomerię na przykładzie D‑fruktozy. Cząsteczka D‑fruktozy w projekcji Fischera o strukturze zbudowanej z grupy CH2OH połączonej z długą, poprowadzoną w dół linią, która symbolizuje łańcuch węglowy i która jest zakończona również grupą CH2OH. Linię tę od dołu przecinają trzy prostopadłe krótkie linie, od których odchodzą podstawniki dla kolejnych atomów węgla w łańcuchu. Od dołu po prawej stronie grupa OH, grupa OH oraz atom wodoru. Po lewej stornie atom wodoru, atom wodoru i grupa OH. Powyżej pomiędzy pierwszym atomem węgla grupy CH2OH a linią przecinającą łańcuch, od wspomnianej linii poprowadzone są dwie prostopadłe linie w prawo symbolizujące wiązanie podwójne z atomem tlenu O. Strzałka w prawo, strzałka w lewo, nad strzałkami anion hydroksylowy, za strzałkami forma typu enediolowego przedstawiona w projekcji Fischera. Zbudowana, idąc od góry, z grupy hydroksylowej OH połączonej z grupą CH, która to łączy się za pomocą wiązania podwójnego z atomem węgla podstawionym grupą hydroksylową i połączonym z długą, pionową linią poprowadzoną w dół i zakończoną grupą CH2OH. Linię tę od góry przecinają trzy prostopadłe krótkie linie, od których odchodzą podstawniki dla kolejnych atomów węgla w łańcuchu. Od góry po prawej stronie atom wodoru, grupa OH oraz grupa OH. Po lewej stornie od góry grupa hydroksylowa OH, atom wodoru oraz atom wodoru. Strzałka w prawo, strzałka w lewo, nad strzałkami anion hydroksylowy, za strzałkami cząsteczka D‑glukozy o następującym wzorze Fischera: grupa CHO połączona z pionową linią skierowaną do dołu, która symbolizuje łańcuch węglowy i na końcu łączy się z grupą CH2OH. Wspomnianą linię przecinają cztery krótkie poziome, prostopadłe linie. Po prawej stronie linii od góry kolejno podstawniki: OH, H, OH oraz OH. Po lewej stronie od góry podstawniki H, OH, H oraz H. Dodać cząsteczka D‑mannozy o następującym wzorze Fischera: grupa CHO połączona z pionową linią skierowaną do dołu, która symbolizuje łańcuch węglowy i na końcu łączy się z grupą CH2OH. Wspomnianą linię przecinają cztery krótkie poziome, prostopadłe linie. Po prawej stronie linii od góry kolejno podstawniki: H, H, OH oraz OH. Po lewej stronie od góry podstawniki OH, OH, H oraz H. — Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

W związku z przekształcaniem się ketoz w aldozy w środowisku próby Tollensa i Trommera, zarówno ketozy, jak i aldozy dają ich pozytywne wyniki. Zatem wszystkie monosacharydy posiadają właściwości redukujące.

bg‑azure

Właściwości redukujące disacharydów

bg‑gray1

Maltoza

R1bXcaBUlZP5N1

Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

RphSAQeTc2SNv1

Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Anomeryczny atom węgla w maltozie posiada grupę hydroksylową, dzięki czemu pierścień może „otworzyć się”, tworząc grupę aldehydową, co zapewnia właściwości redukujące w warunkach próby Tollensa i Trommera. Trwalsza od formy cyklicznej jest forma łańcuchowa.

RvORm0dt3mVnx1

Ilustracja przedstawiająca równowagę pomiędzy formami alfa i beta maltozy. Schemat przedstawiający strukturę alfa‑maltozy, czyli alfa-4-O-(alfa‑D-glukopiranozylo)-alfa‑D-glukopiranozy, która jest dwucukrem zbudowanym z dwóch cząsteczek D‑glukozy, które łączy wiązanie alfa-1,4-O-glikozydowe. Strukturę stanowi sześcioczłonowy pierścień glukozy, w którym pierwszy lokant stanowi atom węgla C 1 związany z atomem tlenu wbudowanym w tenże pierścień. Węgiel C 5 zamyka pierścień i łączy się ze wspomnianym atomem tlenu oraz węglem C 6, niewbudowanym w pierścień. Od węgla C 1 odchodzi w dół wiązanie łączące go z atomem tlenu, który to łączy się z węglem C 4 drugiego pierścienia D‑glukozy. Od węgli C 2 oraz C 4 odchodzą do dołu grupy hydroksylowe OH, zaś do góry od grupy C 3, grupa hydroksylowa odchodzi również od węgla C 6. Drugi pierścień stanowi również cząsteczka D‑glukozy, którą stanowi sześcioczłonowy pierścień, który tworzą atomy węgla C 1, C 2, C 3, C 4 oraz C 5, a także atom tlenu połączony z węglami o lokancie pierwszym i piątym. Od węgli C 1 oraz C 2 odchodzą w dół grupy hydroksylowe, od węgla C 3 grupa hydroksylowa odchodzi w górę. Węgiel C 4 łączy się w dół z atomem tlenu łączącym go z węglem C 1 pierwszego pierścienia. Od węgla C 5 do góry odchodzi grupa CH2OH. Strzałka w prawo, strzałka w lewo, za strzałkami cząsteczka, w której nastąpiło otworzenie drugiego pierścienia D‑glukozy, pierwszy pierścień nie uległ żadnemu przekształceniu i ma taką postać, jak zostało to uprzednio opisane. Po otwarciu glukoza ma postać łańcuchową i łączy się z pierwszym pierścieniem. Formę łańcuchową stanowi atom węgla C 1 w grupie aldehydowej CHO połączonej z atomem C 2, od którego do dołu odchodzi grupa hydroksylowa. Atom C 2 łączy się z atomem C 3, od którego do góry odchodzi grupa OH. Od atomu C 4 w dół odchodzi atom tlenu łączący go z pierwszym pierścieniem, a od węgla C 5 do góry odchodzi grupa CH2OH oraz grupa hydroksylowa OH. Strzałka w dół, strzałka w górę, poniżej znajduje się cząsteczka beta‑maltozy, czyli beta-4-O-(alfa‑D-glukopiranozylo)-alfa‑glukopiranozy, która to składa się z dwóch pierścieni. Drugi z nich powstały wyniku zamknięcia opisanej uprzednio formy liniowej, jednak z inwersją przy anomerycznym atomie węgla C 1 w drugim pierścieniu, to znaczy grupa OH odchodzi do góry, nie zaś jak w pierwotnej strukturze alfa‑maltozy do dołu. — Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

bg‑gray1

Celobioza

Celobioza ulega próbie Tollensa i Trommera, ponieważ anomeryczny atom węgla w celobiozie posiada grupę hydroksylową, dzięki czemu pierścień może „otworzyć się”, tworząc grupę aldehydową, co zapewnia właściwości redukujące w warunkach próby Tollensa i Trommera. Trwalsza od formy cyklicznej jest forma łańcuchowa.

R96UyYczo0fmw1

Ilustracja przedstawiająca równowagę pomiędzy formami alfa i beta celobiozy. Schemat przedstawiający strukturę alfa‑celobiozy, czyli alfa‑4-O-(beta‑D-glukopiranozylo)-alfa‑D-glukopiranozy, która jest dwucukrem zbudowanym z dwóch cząsteczek D‑glukozy, które łączy wiązanie beta‑1,4‑O-glikozydowe. Strukturę stanowi sześcioczłonowy pierścień glukozy, w którym pierwszy lokant stanowi atom węgla C 1 związany z atomem tlenu wbudowanym w tenże pierścień. Węgiel C 5 zamyka pierścień i łączy się ze wspomnianym atomem tlenu oraz węglem C 6, niewbudowanym w pierścień. Od węgla C 1 odchodzi w górę wiązanie łączące go z atomem tlenu, który to łączy się z węglem C 4 drugiego pierścienia D‑glukozy. Od węgli C 2 oraz C 4 odchodzą do dołu grupy hydroksylowe OH, zaś do góry od grupy C 3, grupa hydroksylowa odchodzi również od węgla C 6. Drugi pierścień stanowi również cząsteczka D‑glukozy, którą buduje sześcioczłonowy pierścień utworzony z atomów węgla C1, C2, C3, C4 oraz C5, a także atom tlenu połączony z węglami o lokancie pierwszym i piątym. Od węgli C 1 oraz C 2 odchodzą w dół grupy hydroksylowe, od węgla C 3 grupa hydroksylowa odchodzi w górę. Węgiel C 4 łączy się w dół z atomem tlenu łączącym go z węglem C 1 pierwszego pierścienia. Od węgla C 5 do góry odchodzi grupa CH2OH. Strzałka w prawo, strzałka w lewo, za strzałkami cząsteczka, w której nastąpiło otworzenie drugiego pierścienia D‑glukozy, pierwszy pierścień nie uległ żadnemu przekształceniu i ma taką postać, jak zostało to uprzednio opisane. Po otwarciu drugiego pierścienia glukoza ma postać łańcuchową i łączy się z pierwszym pierścieniem. Formę łańcuchową stanowi atom węgla C 1 w grupie aldehydowej CHO połączonej z atomem C 2, od którego do dołu odchodzi grupa hydroksylowa. Atom C 2 łączy się z atomem C 3, od którego do góry odchodzi grupa OH. Od atomu C 4 w dół odchodzi atom tlenu łączący go z pierwszym pierścieniem, a od węgla C 5 do góry odchodzi grupa CH2OH i w prawo grupa OH. Strzałka w dół, strzałka w górę, poniżej znajduje się cząsteczka beta‑celobiozy, czyli beta‑4-O-(beta‑D-glukopiranozylo)-alfa‑glukopiranozy, która to składa się z dwóch pierścieni. Drugi z nich powstały wyniku zamknięcia opisanej uprzednio formy liniowej, jednak z inwersją przy anomerycznym atomie węgla C 1 w drugim pierścieniu, to znaczy grupa OH odchodzi do góry, nie zaś jak w pierwotnej strukturze alfa celobiozy do dołu. — Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

bg‑gray1

Laktoza

Laktoza ulega próbie Tollensa i Trommera, ponieważ anomeryczny atom węgla w laktozie posiada grupę hydroksylową, dzięki czemu pierścień może „otworzyć się”, tworząc grupę aldehydową, co zapewnia właściwości redukujące w warunkach próby Tollensa i Trommera. Trwalsza od formy cyklicznej jest forma łańcuchowa.

R1DWL2qnMShIX1

Ilustracja przedstawiająca równowagę pomiędzy formami alfa i beta laktozy. Schemat przedstawiający strukturę alfa‑laktozy, czyli alfa‑4-O-(beta‑D-galaktopiranozylo)-alfa‑D-glukopiranozy, która jest dwucukrem zbudowanym z dwóch cząsteczek D‑galaktozy oraz D‑glukozy, które łączy wiązanie beta‑1,4‑O-glikozydowe. Strukturę stanowi sześcioczłonowy pierścień galaktozy, w którym pierwszy lokant stanowi atom węgla C 1 związany z atomem tlenu wbudowanym w tenże pierścień. Węgiel C 5 zamyka pierścień i łączy się ze wspomnianym atomem tlenu oraz węglem C 6, niewbudowanym w pierścień. Od węgla C 1 odchodzi w górę wiązanie łączące go z atomem tlenu, który to łączy się z węglem C 4 drugiego pierścienia D‑glukozy. Od węgli C 2 odchodzi w dół grupa hydroksylowa, zaś od węgli C 3 oraz C 4 grupy hydroksylowe odchodzą do góry. Od węgla C 5 odchodzi do góry wiązanie łączące go z węglem C 6, który to jest związany z grupą hydroksylową. Drugi pierścień stanowi cząsteczka D‑glukozy, którą buduje sześcioczłonowy pierścień utworzony przez atomy węgla C 1, C 2, C 3, C 4 oraz C 5, a także atom tlenu połączony z węglami o lokancie pierwszym i piątym. Od węgli C 1 oraz C 2 odchodzą w dół grupy hydroksylowe, od węgla C 3 grupa hydroksylowa odchodzi w górę. Węgiel C 4 łączy się w dół z atomem tlenu łączącym go z węglem C 1 pierwszego pierścienia. Od węgla C 5 do góry odchodzi grupa CH2OH. Strzałka w prawo, strzałka w lewo, za strzałkami cząsteczka, w której nastąpiło otworzenie drugiego pierścienia, czyli D‑glukozy, pierwszy pierścień nie uległ żadnemu przekształceniu i ma taką postać, jak zostało to uprzednio opisane. Po otwarciu glukoza ma postać łańcuchową i łączy się z pierwszym pierścieniem. Formę łańcuchową stanowi atom węgla C 1 w grupie aldehydowej CHO połączonej z atomem C 2, od którego do dołu odchodzi grupa hydroksylowa. Atom C 2 łączy się z atomem C 3, od którego do góry odchodzi grupa OH. Od atomu C 4 w dół odchodzi atom tlenu łączący go z pierwszym pierścieniem, a od węgla C 5 do góry odchodzi grupa CH2OH oraz grupa hydroksylowa OH. Strzałka w dół, strzałka w górę, poniżej znajduje się cząsteczka beta‑laktozy, czyli beta‑4-O-(beta‑D-galaktopiranozylo)-alfa‑glukopiranozy, która to składa się z dwóch pierścieni. Drugi z nich powstały wyniku zamknięcia opisanej uprzednio formy liniowej, jednak z inwersją przy anomerycznym atomie węgla C 1 w drugim pierścieniu, to znaczy grupa OH odchodzi do góry, nie zaś jak w pierwotnej strukturze alfa‑laktozy do dołu. — Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

bg‑gray1

Sacharoza

Sacharoza nie ulega próbie Tollensa i Trommera, ponieważ nie posiada grupy hydroksylowej przy żadnym z anomerycznych atomów węgla, co uniemożliwia w warunkach tych prób „otwarcie” pierścienia i utworzenie grupy aldehydowej. Obie grupy hydroksylowe przy anomerycznych atomach węgla zostały wykorzystane do utworzenia wiązania $O$ –glikozydowego. W związku z powyższym, sacharoza nie posiada właściwości redukujących.

R13dAJ2jdHxUG

Ilustracja przedstawiająca strukturę sacharozy, to jest 2‑O-(alfa‑D-glukopiranozylo)-beta‑D-fruktofuranozydu, który jest dwucukrem zbudowanym z D‑glukozy oraz D‑fruktozy, które łączy wiązanie alfa, beta‑1,2-O-glikozydowe. Strukturę stanowi sześcioczłonowy pierścień, w którym pierwszy lokant stanowi atom węgla C 1 związany z atomem tlenu wbudowanym w tenże pierścień. Węgiel C 5 zamyka pierścień i łączy się ze wspomnianym atomem tlenu oraz węglem C 6, niewbudowanym w pierścień. Od węgla C 1 odchodzi wiązanie łączące go z atomem tlenu, który to łączy się z węglem C 2 pierścienia D‑fruktozy. Od węgli C 2 oraz C 4 odchodzą do góry grupy hydroksylowe OH, zaś do dołu od grupy C 3, grupa hydroksylowa odchodzi również od węgla C 6. Drugi pięcioczłonowy pierścień stanowi D‑fruktoza, w której węgiel C 1 należący do grupy CH2 podstawiony jest grupą hydroksylową OH i łączy się z atomem węgla C 2, który związany jest z atomem tlenu łączącym pierścień D‑fruktozy z pierścieniem D‑glukozy. Od węgla C 3 do dołu odchodzi grupa hydroksylowa OH, z kolei od węgla C 4 do góry odchodzi grupa hydroksylowa OH. Węgiel C 4 łączy się z atomem tlenu, który to łączy się z atomem węgla C 1, co zamyka pięcioczłonowy pierścień. Ponadto od węgla C 4 odchodzi do dołu grupa CH2OH. Oba anomeryczne atomy węgla, zarówno w pierścieniu fruktozy, jaki glukozy nie posiadają grup hydroksylowych. Łączy je mostek tlenowy. — Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

W środowisku kwasowym lub pod wpływem enzymów wynik próby Trommera jest jednak pozytywny. W środowisku kwasowym następuje hydroliza wiązania glikozydowego i powstaje równomolowa mieszanina $D$ – $(+)$ –glukozy i $D$ – $(-)$ –fruktozy (cukier inwertowany).

RizJtnL4Qsqvq1

Próba Trommera: Ilustracja przedstawiająca probówkę zawierającą wodny roztwór sacharozy oraz świeżo strącony niebieski wodorotlenek miedzi(

II

)

Cu {(OH)}_{2}

. Pod probówką znajduje się krzyżyk, który oznacza ogrzewanie., Obserwacje: Po podgrzaniu niebieski osad zmienia barwę na czarną., Wnioski: Sacharoza nie ulega próbie Trommera. Czarny osad to tlenek miedzi(

II

), powstały z termicznego rozkładu wodorotlenku miedzi(II).

Cu {(OH)}_{2} \overset{ogrzewanie}{\to} CuO + H_{2} O

Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

bg‑azure

Właściwości redukujące polisacharydów

Skrobia i celuloza to polimery składające się z ogromnej liczby pierścieni glukozowych, połączonych ze sobą wiązaniami O-glikozydowymi. Anomeryczny atom węgla z grupą hydroksylową znajduje się tylko na jednym końcu łańcucha, co wobec jego długości nie ma wpływu na właściwości policząsteczki. W związku z tym skrobia i celuloza nie posiadają właściwości redukujących.

Słownik

właściwość redukująca

właściwość substancji polegająca na możliwości utlenienia się w odpowiednich warunkach

enodiol

cząsteczka zawierająca dwie grupy hydroksylowe przyłączone do atomów węgla, połączonych wiązaniem podwójnym

Próba Trommera

reakcja z wykorzystaniem świeżo strąconego wodorotlenku miedzi( $II$ ); cukry redukujące dają pozytywny wynik próby Trommera – po ogrzaniu pojawia się ceglastoczerwony osad ${Cu}_{2} O$ ; cukry nieredukujące dają wynik negatywny – po ogrzaniu pojawia się czarny osad $CuO$ , będący wynikiem rozkładu $Cu {(OH)}_{2}$

Próba Tollensa

reakcja lustra srebrnego; reakcja z wykorzystaniem świeżo sporządzonego roztworu ${AgNO}_{3}$ z wodą amoniakalną („srebro amoniakalne“), gdzie srebro występuje w postaci wodorotlenku diaminasrebra( $I$ ), $[Ag {({NH}_{3})}_{2}] OH$ ; cukry redukujące dają po ogrzaniu srebrną powłokę na ściankach naczynia

Odczynnik Tollensa należy przechowywać w szczelnie zamkniętych opakowaniach, w chłodnym i suchym miejscu. Pomieszczenie, w którym przechowywany jest odczynnik Tollensa, powinno być dobrze wentylowane i wyposażone w instalacje elektryczną i wentylację przeciwwybuchową, ponieważ rozkłada się on z upływem czasu, dając związki o właściwościach wybuchowych.

Bibliografia

Jelińska‑Kazimierczuk M., Megiel E., Teraz matura. Vademecum, Warszawa 2015.

Kaznowski K., Chemia Vademecum maturalne, Warszawa 2016.

Litwin M., Styka‑Wlazło S., Szymońska J., To jest chemia 2, Warszawa 2016.

McMurry J., Chemia organiczna, t. 4, tłum. Henryk Koroniak i in., Warszawa 2018.

Morrison R. T., Boyd R. N., Chemia organiczna, t. 1, tłum. Wiesław Antkowiak i in., Warszawa 1985.

Wprowadzenie

Wirtualne laboratorium – I

Właściwości redukujące monosacharydów

Ketozy

Właściwości redukujące disacharydów

Maltoza

Celobioza

Laktoza

Sacharoza

Właściwości redukujące polisacharydów

Słownik

Bibliografia