Моно, ди және полисахаридтерге тән түсті реакциялар

Біз несепте глюкозаның бар-жоғын және оның мөлшерін алдын ала білмейтіндігімізден, мыс купоросының ерітіндісін тамшылап қосып отыруымыз керек. Кезекті тамшыны қосқанда пайда болып жатқан мыс гидроксиді шайқау кезінде еруін тоқтатқанда,  мыс купоросын қосуды тоқтату керек. Әдетте 2-3 тамшы жеткілікті болады.[19].

Мыс гидроксидінің ерімей қалған қалдығы қыздыру кезінде  тотықсызданбайды, сондай-ақ ол мыс  оксидінің қара тұнбасын түзеді, бұл  реакцияның түсін қараға бояйды.

Ерітіндіде глюкозаның көп мөлшері болған жағдайда, әрине, одан да көп мыс купоросын қосуға болады, себебі пайда болатын мыс гидроксиді глюкозаның қатысуымен ериді. Алайда бұл жағдайларда да мыс купоросын көкшіл қара ерітінді болатындай қосудың қажеті жоқ. Троммер сынамасы ерітіндінің түсі әлсіз көкшіл болғанда сезімтал саналады.

Әлсіз көкшіл қара түсті  ерітінді алған соң, сынауықты қисайтып, ерітіндінің тек жоғарғы бөлігін қыздырдым. Егер глюкоза болса, ол мыс гидроксидін қайнатпай-ақ тотықсыздандырады. Бұны ерітіндінің қыздырылған бөлігі өз түсін көктен қызғылт сары түске ауыстырғаннан көруге болады. Қайнату кезінде қалыпты несепте де құрамындағы несеп қышқылының есебінен  әлсіз тотықсыздану байқалады .

Троммер сынамасы спецификалық емес, ол глюкозада альдегидтік топтың болуымен түсіндіріледі. Троммер сынамасының  артықшылығы қол жетімді реактивтер арқылы жасауға болатындығында. Орындалу шарттарын мүлтіксіз сақтаған кезде (мыс гидроксиді көп болып кетпеуі қажет) ол сенімді нәтижелер береді. Троммер сынамасын жақсы зерттеп алып, глюкозаға қатысты кез-келген реактивтермен жұмыс істей беруге болады.

Алайда, хлоралгидратты және басқа да бірқатар дәрілерді  ішкен соң несепке формалин немесе хлороформ қосқан кезде (консервілеу  үшін) Троммер сынамасы несеп құрамында  глюкоза болмаса да оң нәтиже беретінін  есте сақтау керек.

Несепте формалин болған жағдайда глюкозаға күрт сапалы оң реакция мен оны поляриметр көмегімен көлемдік анықтау кезіндегі глюкозаның толық жоқтығы немесе аз мөлшерде анықталуының арасындағы сәйкессіздік көзге басылады.

Формальдегидті ашу  үшін 50-100 мл несепті айналдыруға жіберіп, мыс гидроксидінің тотықсыздануына айналымдағы несептің алғашқы тамшыларын тексеру керек. Олар формальдегид болған жағдайда күрт оң нәтиже береді. Кейде формальдегидтің бар екендігін несептің алғашқы тамшыларын айдау кезінде пайда болатын өзіне тән иістен анықтауға болады. Ұшқыш формальдегидті айдап тастағаннан соң, несеп  күрт тотықсыздану реакциясын беруді тоқтатады. [20].

Глюкозаны мыс  глицератының сілтілік ерітіндісімен  ашу (Гайнес реакциясы). Сынауыққа 1 тамшы 0,2 н. CuSO₄ және 2 тамшы 2 н.NaOH салдым. Пайда болған мыс гидроксидінің тұнбасына 1 тамшы глицерин қостым. Тұнба қою көк түсті мыс глицератының ерітіндісін түзе отырып ериді. Алынған ерітіндіге 1 тамшы 0.5%-дық глюкоза мен бірнеше тамшы суды сұйықтық қабатының биіктігі 18-20 мм болатындай етіп қосу керек. Ерітіндіні жақсылап араластырып,  оны ерітіндінің тек жоғарғы бөлігін қыздырып, ал астыңғы бөлігін қыздырусыз бақылау үшін қалдыратындай етіп қисайтып ұстап, қайнағанға дейін қыздырдым.

Сынауықты шайқамай, ерітіндінің қыздырылған бөлігінде жайлап мыс (1) гидроксидінің сары тұнбасы пайда бола бастағанына көңіл аудардым.

Мыс глицератының сілтілік ерітіндісі Гайнес реактиві деп аталатын несептегі глюкозаны клиникалық анықтау үшін қолданылады. Оның артықшылығы  – анықталу Троммер сынамасына қарағанда тезірек жүреді. Бұдан басқа, глюкозаның аз мөлшері кезінде глицеринмен комплексті қосылыс түріндегі мыс гидроксидінің артық мөлшері қайнату кезінде бұзылмайды.

Күміс оксидінің  аммиакты ерітіндісін глюкозамен тотықсыздандыру. Сынауыққа 0,2 н. күміс нитратының 1 тамшысын құйдым. Ерітіндіге 2 н. натрий гидроксидінің екі тамшысын қостым және түзілген күміс гидроксидінің тұнбасы ерігенше 2 н. аммоний гидроксидінің 3-4 тамшысын (тамшылата отырып) қостым. Алынған түссіз күміс гидроксидінің аммиакты ерітіндісі глюкозаны тотықтыру үшін реактив болып табылады («күміс айна реакциясы»). Ол үшін реактивке 0,5 %-тік глюкозаның ерітіндісін құйыңдар және сынауықты микроқыздырғыштың жалынына ұстап, ерітіндінің түсі қоңырланғанша аз ғана қыздырдым. Ары қарай реакция қыздырусыз жүреді және металдық күміс қара тұнба түрінде немесе, егер сынауықның қабырғалары таза болса, жылтыр айна түрінде түзіледі. Осыдан реакция «күміс айна реакциясы» деп аталады. Күміс оксидінің тотықсыздану реакциясы.

                            Ag2O → 2Ag + O

Күміс оксиді тотықсызданғанда бөлінген оттек глюкозаны тотықтыруға  жұмсалады. Бұл процесс өте күрделі  және глюкоза молекуласының ыдырауы арқылы жүреді.[21].

Фруктозаны  анықтайтын Селиванов реакциясы. Сынауыққа құрғақ резорциннің ұнтағын салдым  және 2 тамшы концентрлі тұз қышқылын құйдым. 0,5%-дық фруктоза ерітіндісінен 2 тамшы қосып, қайнау басталғанға дейін ғана қыздырдым. Сұйықтық біртіндеп қызыл түске боялады. Реакция тұрақсыз қосылыс – оксиметилфурфуролдың түзілуімен түсіндіріледі:

                    

Концентрлі тұз қышқылының әсерінен соңғысы резорцинмен түсті  қосылыс түзе конденсацияланады. Селиванов  реакциясы фруктоза үшін (және басқа  да кетогексозалар үшін) жоғарыдағы шарттар  орындалғанда ғана тән. Бұл реакция  оксиметилфурфуролдың альдозаларға қарағанда кетозалардан қайнатуды қажет етпей-ақ оңай түзілуіне негізделген. Альдозалар да, мысалы, глюкоза, оксиметилфурфурол түзе алатынын ескеру керек, бірақ ол үшін олар кетозаларға айналуы қажет. Мұндай айналым, мысалы, мынадай сызба түрінде өтеді:

                     

Глюкозаның  озазонасын алу. Сынауыққа аз ғана (шыны қасықшаның ұшымен) тұз қышқылды фенилгидрозинді және сонша мөлшерде натрий ацетатын, сонан соң 0,5%-дық глюкоза ерітіндісінің 2 тамшысын салдым.

     Сынауықты ұяшықтың нөмірін жазып, алдын ала қайнатылған су моншасына қойдым. 45 минуттан соң сынауықта глюкозаның озазонасының кристалды тұнбасы пайда болады.                                                                                                                              

      Сурет-2.

Тамшуырдың көмегімен  кристалдардың біраз бөлігін шынының бетіне орналастырдым. Кристалдарды микроскоппен қарадым. Кристалдар бумаларға біріктірілген ұзын инелер түрінде болып келеді (2-сурет). Озазонаның кристалдарын 120-ға үлкейткенде шынының көмегінсіз де бақылауға болады. Алайда объективті бұзып алмас үшін бақылауды микроскоппен жұмыс істеу ережелерінде көрсетілгендей микроскоп трубасын көтеріп орындау керек.

Бос фенилгидразин суда нашар еритіндіктен, әдетте, оның суда ери отырып, оңай гидролизденіп, глюкозамен реакцияға түсетін бос фенилгидразин құрайтын сіркеқышқылды тұзын қолданады. Ол үшін фенилгидразиннің 50%-дық сірке қышқылындағы ерітіндісі алынады.

Бос фенилгидразин өте  берік емес қосылыс болғандықтан және сақтау кезінде оңай ыдырап кететіндіктен, әдетте оның хлорсутекті тұзын қолданады, ол салыстырмалы түрде тұрақты болып табылады. Берік тұзқышқылды фенилгидразинді оңай гидролизденетін сіркеқышқылды тұзға айналдыру үшін реакцияға сіркеқышқылды натрийді қостым.

А. Фенилгидразиннің бірінші молекуласы аз сипатталған, суда жақсы еритін фенилгидразон түзе отырып, карбонил тобындағы қос байланыстың үзілген жерінен глюкозаға қосылады:

Б. Фенилгидразиннің екінші молекуласы глюкозаның екіншілік спирттік тобын кетондық топқа тотықтыра отырып және осы кезде аммиак пен анилин түзе отырып, глюкозаның фенилгидразонына әсер етеді:

В. Фенилгидразиннің үшінші молекуласы суда қиын еритін, жақсы кристалданатын глюкозаның фенилозазонын түзе отырып, жаңадан түзілген карбонил тобы (су молекуласы бөлінген кездегі) бар жерден қосылады:

Озазондардың түзілу механизмдерінің басқа да сызбалары  бар.

 

Поляриметрдің көмегімен глюкозаның проценттік құрамын  анықтау. Меншіктік айналу туралы түсінік. Глюкозаның молекуласында көміртектің төрт асимметриялық атомдары бар (жұлдызшалармен белгіленген), олардың төрт валенттілігі де әр түрлі атомдармен немесе топтармен байланысқан:

Ал, құрамында еш болмаса  көміртектің бір асимметриялық  атомы бар заттар оптикалық қабілетті  болып табылады, себебі олар осындай заттың ерітіндісі бар түтіктен өтетін жарықтың поляризацияланған сәулесінің тербеліс жазықтығын айналдыра алады.

 Жарықтың поляризацияланған  сәулесінің тербеліс жазықтығының  айналу бұрышының шамасы, гректің  α  (альфа) әрпімен белгіленген,  жарықтың поляризацияланған сәулесі өтетін сұйықтық бағанасының ұзындығына (l), сонымен қатар ерітіндідегі заттың концентрациясына (с) тура пропорционал.

Сұйықтық қабатының  ұзындығы 1 дм, 1 мл-де 1 г оптикалық  қабілетті заты бар ерітінді арқылы өткенде жарықтың поляризацияланған сәулесінің тербеліс жазықтығы қаратылған бұрыш  меншіктік айналу деп аталады және [α] деп белгіленеді. Бір зат үшін айналу еріткіштің табиғатына, концентрацияға, температураға, жарық сәулелерінің толқын ұзындығына және т.б. байланысты өзгеруі мүмкін. Өзгермейтін жағдайларда: концентрацияда, температурада және басқаларда [α] тұрақты шама (константа), берілген оптикалық қабілетті затты сипаттайды.

Дәл бақылаулар үшін әдетте ерітіндінің температурасын [α] –ның жоғарғы оң жағына цифрді орналастыру арқылы көрсетеді. Бақылау кезінде пайдаланған жарық сәулелерінің толқын ұзындығын спектрдің фрауенгофер сызығына сәйкес әріппен белгілеп, [α] –ның төменгі оң жағына орналастырады. Мысалы, [α]²⁰_D дегеніміз, меншікті айналуды анықтау 20⁰С-да сары натрий жалынының жарығында (D спектр сызығында) жүргізілгенін көрсетеді.

Клиникалық практикада кәдімгі ақ түсті электр лампочкасын  қолданады, бірақ оның жарығын поляриметрдің  тубусына бекітілген сары жарықфильтрі арқылы өткізеді.

Меншікті айналуды анықтау үшін заттың 1 г мөлшерін еріткіштің 1 мл-де ерітудің қажеттілігі жоқ, оның үстіне көптеген жағдайларда мұндай жоғары концентрациялы ерітіндіні алу мүмкін емес. Әдетте, заттың меншікті айналуын формуламен есептейді.

мұндағы α – тәжірибеден табылған оптикалық қабілетті заттың ерітіндісі арқылы өткендегі жарықтың поляризацияланған сәулесінің тербеліс жазықтығының айналу бұрышы, l -  осы ерітінді қабатының ұзындығы (дм), с – ерітіндінің  проценттік концентрациясы, яғни ерітіндінің 100 мл-дегі заттың мөлшері.

Кез келген заттың, мысалы глюкозаның, меншікті айналуын біле отырып, оның ерітіндідегі проценттік құрамын анықтауға болады. Ол үшін ұзындығы 100 мм поляриметрлік түтікке зерттелетін ерітіндіні құяды және берілген ерітіндінің айналу бұрышын анықтайды. Одан кейін, меншікті айналудың формуласын пайдалана отырып, глюкозаның проценттік құрамын анықтайды.

Егер түтіктің ұзындығы 100 мм-ге тең болса, яғни 1 дм, онда формула  жинақталады:

                                               [1]

Егер түтіктің ұзындығы 50 мм-ге тең болса, яғни 0,5 дм, онда табылған шаманы екі еселеу керек. Түтіктің ұзындығы 200 мм болғанда, яғни 2 дм, табылған шаманы екі есе азайту керек. [22].

Сахариметрдің поляриметрден айырмашылығы. Клиникалық тәжірибелер мақсатында, әдетте, диабетпен ауыратындардың несебінің құрамындағы жүзім қантының (глюкозаның) құрамын анықтау үшін арнайы құралдар – сахариметрлер әлдеқашан ойлап табылып қойған.

Сахариметрді қолдану  кезінде дәрігер жүзім қантының пайыздық құрамын формула бойынша есептеп жатпайды. Пайыз аспаптың шкаласы бойынша 0,1%-дық дәлдікпен есептеледі, бұл өте ыңғайлы.

Сырт келбеті мен  құрылысы бойынша сахариметрдің  кәдімгі поляриметрден еш айырмашылығы жоқ. Сахариметрдің ерекшелігі оның зерттелетін ерітінді құйылатын  шыны түтігінің ұзындығында. Поляриметр түтігінің ұзындығы 1 дм (100 мм) немесе еселік санға тең (50 немесе 200 мм), бұл меншікті айналу градусын есептеуді оңайлатады. Сахариметрдің түтігінің ұзындығы айналу бұрышының градустары глюкозаның пайыздық концентрациясына тең болатындай етіп құрастырылған.

Глюкозаға арналған түтіктің ұзындығын көрсетілген теңдеу арқылы оңай табуға болады:

                                                   [2]

Егер айналу бұрышы концентрацияға тең деп шарт қойсақ, яғни α=c, формула қысқарып, келесі түрге ие болады:

                                                           [3]

Глюкоза үшін [α]_D = +52.6⁰ болғандықтан, глюкозаны анықтауға арналған түтіктің ұзындығы 190 мм тең болады. Бұл сан әдетте поляриметрлік түтіктің аяғына бекітілген металл сақинаның шетіне штампталады немесе шыны түтіктің өзіне жазылады. Ескі аспаптарда 189,4 мм деген жазуы бар түтіктер болады, бұл кезде оның алдындағы, дәлділігі төмен анықтама [α]_D = +52.8⁰ есепке алынатын (+52,6⁰ орнына).

Осындай мамандандырылған поляриметрлік түтікті қолдана  отырып, кез-келген поляриметрді  сахариметрге немесе глюкозиметрге айналдырып, глюкозаның пайыздық концентрациясын тікелей  аспап шкаласымен анықтауға болады.

Әрине, ұзындығы 190 мм түтік тек глюкозаны анықтауға ғана жарамды. Мысалы [α]_D = +66.5⁰ болатын сахарозаның пайыздық құрамын анықтау үшін ұзындығы басқа түтік алынуы керек, оны жоғарыдағы формуламен есептеуге болады [3].

Нониустың құрылымы. Зертханалық өлшеуіш аспаптардың көбі (колориметр, поляриметр, спектрофотометр және т.б.) нониуспен жабдықталған. Сызықты нониус деп белгілі бір дәлдік деңгейі бар қандай-да бір масштабты, мысалы 0,1 –ге немесе 0,02-ге дейін бөлу бөлшектерін есептеуге арналған бөлгіштері бар кішігірім сызғыш түріндегі құралды айтады. 

Көбіне сызықты нониустар  кездеседі. Градустарды барынша  дәл өлшеу үшін дөңгелек нониустар  немесе верньерлер жасалынады.