Строение моносахаридов

Строение моносахаридов устанавливали опытным путем. При восстановлении йодоводородом (HJ)все пентозы превращались во вторичный йодистый амил (пентил):

С₅Н₁₀О₅ + 11HJ CH₃ – CH₂ – CH₂ – CH – CH₃ + 5 H₂O + 5 J₂

J

вторичный йодистый амил (пентил)

При восстановлении гексозы HJ получают вторичный нормальный йодистый гексил:

С₆Н₁₂О₆ + 11HJ CH₃ – CH₂ – СН₂ – CH₂ – CH – CH₃ + 5 H₂O + 5 J₂

J

вторичный йодистый гексил

Этими реакциями устанавливается, что пентозы имеют неразветвленную цепь из 5 атомов углерода, а гексозы имеют неразветвленную углеродную цепь из 6 атомов углерода.

По аналитическим данным и установлению молекулярной массы все пентозы соответствуют эмпирическим (молекулярным) формулам С₅Н₁₀О₅, а гексозы – С₆Н₁₂О₆.

Проводя реакцию ацетилирования пентоз уксусным ангидридом или хлористым ацетилом, А.М.Колли в 1869 г. получил сложный эфир с четырьмя ацетильными остатками, следовательно пентозы имеют 4 гидроксильные группы. Та же реакция установила, что гексозы имеют 5 (- ОН)-групп:

С₅Н₁₀О₅ + 4СН₃СОСl C₅H₆O(OCOCH₃)₄ + 4HCl

пентоза

С₆Н₁₂О₆ + 5СН₃СОСl C₆H₇O(OCOCH₃)₅ + 5HCl

гексоза

При взаимодействии пентоз и гексоз с HCN, феллинговой жидкостью, аммиачным раствором гидроксида серебра обнаружено, что эти молекулы углеводов имеют по одной карбонильной группе, причем в одних случаях это альдегидная группа (глюкоза, манноза, галактоза, рибоза и так далее), в других – кетонная группа (фруктоза, сорбоза и т.д.). В случае присутствия альдегидной группы в монозах при ее взаимодействии с HCN углеродная цепочка удлиняется без разветвления, то есть нормально а в случае кетонной группы присоединение HCN вызывает образование бокового ответвления.

Гексозы – альдегиды называются альдогексозами, а гексозы – кетоны – кетогексозами. В природных кетогексозах кето-группа занимает 2-е положение. Все эти факты приводят к следующей структуре моноз:

Пентозы

О

СН₂ – СН – СН – СН – С СН₂ – СН – СН – С – СН₂

ОН ОН ОН ОН Н ОН ОН ОН О ОН

альдопентоза кетопентоза

Гексозы

О

СН₂ – СН – СН – СН – СН – С СН₂ – СН – СН – СН – С – СН₂

ОН ОН ОН ОН ОН Н ОН ОН ОН ОН О ОН

альдогексоза кетогексоза

Действительно, каждый гидроксил должен один занять место у углеродного атома, поскольку две гидроксогруппы у одного атома углерода не удерживаются (это правило или «запрет» Эрленмейера).

Итак, моносахара – это либо альдегидоспирты или альдозы, либо кетоспирты или кетозы.