Моно, ди және полисахаридтерге тән түсті реакциялар

Сахарозада (тростник қантында) гидроксиль топтарының бар  екенін дәлелдеу.Сынауыққа 1%-дық сахароза ерітіндісінің 1 тамшысын және 2 н. натрий гидроксиді ерітіндісінің 6 тамшысын құйдым. Сұйылту үшін судың 5-6 тамшысын қостым, сұйықтықтың биіктігі 18-20 мм болуы керек. 0,2 н. мыс (II) сульфатынан 1 тамшы қостым. Мыс (II) гидроксидінің тұнбасының орнына ашық – көк түсті мыс сахаратының ерітіндісі түзілді.

Сахароза қатысында, құрамында  бірнеше гидроксиль тобы бар глюкозаның және басқа заттардың қатысындағыдай, мыс гидроксиді көк түсті ерітінді түзе отырып, еріді.

Сахарозада  тотықсыздандырғыш қасиеттің болмауы. Алдыңғы тәжірибеде алынған мыс сахаратының ерітіндісін микроқыздырғыштың жалынына ерітіндінің тек жоғарғы бөлігі ысып, ал астыңғы бөлігі бақылау үшін мұздай болып қалатындай етіп қыздырдым. Қыздыруды тек қайнағанға дейін жалғастырдым. Бұрын көзіміз жеткендей, глюкоза мұндай жағдайда анық тотықсыздану реакциясын көрсеткен (Троммер сынамасы оң). Сахароза болса бұл жағдайда тотықсыздандырғыш реакциясын көрсетпейді, яғни бұл бос альдегид тобының жоқ екенін көрсетеді. Сахароза құрылысының формуласы глюкоза мен мен фруктозаның арасындағы эфирлі байланыс альдегидтік тобы бар глюкозаның жартылай ацетальді гидроксилінің есебінен түзілетінін дәлелдейтін бұл фактімен толық сәйкес келеді.

Сахарозаның гидролизденуін дәлелдеу. Екі сынауық алдым. Бірінші сынауыққа 1%-дық сахароза ерітіндісінің 1 тамшысын 2 н. тұз қышқылының 1 тамшысын және 6 тамшы су құйдым. Құмсағаттың көмегімен бақылай отырып, микроқыздырғыштың жалынына 30 секунд қыздырдым. Сынауықты мейлінше көлбеу ұстап, ерітінді шашырап кетпес үшін, оны үнемі сілкіп отырдым. Ерітіндінің жартысын екінші сынауыққа құйып алдым және оған 2 н. натрий гидроксидінен 6 тамшы судан 4-5 тамшы қостым, сұйықтықтың биіктігі 18-20 мм болатындай етіп.

Гидролизге алынған  қышқылды бейтараптау үшін, сонымен  қатар тотықсыздану реакциясына  қажет сілтілік орта орнату үшін күйдіргіш сілтіні артығымен қостым. Одан соң 0,2 н. мыс сульфатының 1 тамшысын қосып, көк ерітіндінің жоғарғы бөлігін қайнағанша қыздырдым. Лезде қызған бөлікте глюкозаның пайда болғанын көрсететін қоңыр-сары түс пайда болады (Троммердің оң сынамасы).

Бірінші сынауықта қалған гидролизаттың екінші бөлігінде фруктозаның бар-жоғын Селиванов реакциясының көмегімен анықтадым. Ол үшін сынауыққа резорциннің түйіршіктерін және концентрлі тұз қышқылының 2 тамшысын салдым. Қайнағанға дейін қыздырғанда лезде, фруктозаның пайда болғанын көрсететін,  айқын қызғылт түс пайда болды.

Арнайы гидролизсіз-ақ сахароза әлсіз Селиванов реакциясын көрсететінін ескеру керек, себебі реакцияны  қышқыл ортада орындаған кезде сахароза жартылай гидролизденіп үлгерді.

Жасалынған тәжірибелер сахарозаның гидролизденуі және оның қарапайым  қанттарға (глюкоза мен фруктозаға) ыдырауы өте оңай жүретініне көзімді жеткіздім.  

Сахарозаның құрылыс формуласынан байқағанымдай, оның молекуласына кіретін фруктозаның қалдығы тұрақсыз бесмүшелі сақина – фураноза түрінде болады; ал мұндай күрделі қанттар өте оңай гидролизденеді. Бұл, сонымен қатар, сахароза молекуласындағы глюкоза мен фруктоза өзара эфирлі глюкозидті байланыс типімен байланысқанын көрсетеді, оның ерекшелігі болып гидролиз кезінде оттекті көпірше бар жерінен оңай үзіліп, гликозидті гидроксилдердің босанып шығуында (сызықты қоршауға алынған):

Сахарозаның гидролизденуі  нәтижесінде алынған глюкоза  мен сахарозаның эквимолекулярлық қоспасы инвертті қант деп аталады. Сахароза гидролизінің процесінің өзі инверсия (французша inverse  - кері) деп аталады, себебі гидролизге дейін оң айналуы ([α]_D = +66.5⁰) бар сахарозаның ерітіндісі, гидролизден соң айналуды солға (глюкоза - [α]_D = +52.5⁰, ал фруктоза - [α]_D = -92.4⁰) ауыстырады.

Лактозада тотықсыздандырғыш қасиеттің болуы. Сынауыққа лактозаның 1%-дық ерітіндісінен 1 тамшы және 2н. натрий гидроксидінің 4 тамшысын құйдым. 0,2 н. мыс (II) сульфатының 1 тамшысын қостым. Жоғарғы жақта пайда болған мыс (II) гидроксидінің көк түсті тұнбасы сынауықты сілкігенде көкшіл түсті ерітінді түзе отырып, лезде ериді (гидроксил топтарының бар екенінің дәлелі).

Сұйылту үшін 5-6 тамшы су қостым мыс купоросының қалдықтарын жуа отырып, егер олар сынауықтың қабырғасында қалса. Реакцияны орындау үшін сұйықтық қабатының биіктігі 18-20 мм болуы керек, болмаған жағдайда тағы да судың бірнеше тамшысын қостым. Одан соң ерітіндінің жоғарғы бөлігін қайнағанша қыздырдым. Бірнеше секундтан соң қыздырылған бөлікте қоңыр-сары түс пайда болады (лактозада бос альдегидтік топтың бар екенінің дәлелі).

Лактоза гидролизденгенде глюкоза мен галактоза түзетін  дисахарид болып табылады. Сахарозадан  лактозаның айырмашылығы глюкозаның қалдығында бос жартылай ацетальді гидроксилі бар (берілген формулада қоршаумен бөлінген), ол бос альдегидтік топ түзе алады. Осыған байланысты лактоза, немесе сүт қанты, тотықсыздандырғыш қабілеті бар (Троммердің оң сынамасын беретін)  дисахаридтер тобына жатады:

    

Крахмалдың  қышқылдық гидролизі. Сынауыққа 0,5%-дық крахмал клейстерінің 1 тамшысын құйдым. 2 н. күкірт қышқылынан 2 тамшы қостым және ұяшықтың нөмірін белгілеп, сынауықты қайнап тұрған су моншасына қойдым. 20 мин. соң клейстердің ерітіндісі мөлдір болғанын байқадым. Тамшуырдың көмегімен гидролизаттың 1 тамшысын шыныға тамызып, оған иодты калидегі иодтың өте сұйытылған ерітіндісінің 1 тамшысын қостым. Мұндай алу үшін иодты калидегі иодтың 1 тамшысын бөлек сынауыққа құйып, оған ашық-сары түсті ерітінді алынатындай етіп толтыра су қостым. Өте сұйытылған иодтың ерітіндісінің әсерінен күлгін – көк түстің түзілмеуі крахмалдың жоқ екендігін көрсетті.

Крахмалдың жоқ екендігіне көз жеткізген соң, қышқылды бейтараптау  және сілтілік орта жасау үшін, гидролиз өніміне сілтінің артық мөлшерін қостым. Ол үшін шамамен 2 н. натрий гидроксидінің 8 тамшысы қажет.Одан соң 0,2 н. мыс (II) сульфатының 1 тамшысын қостым. Түзілген мыс (II) гидроксиді көк түс түзе ериді. Ерітіндінің жоғарғы бөлігін қайнағанша қыздырғанда қыздырылған бөлікте сары-қызыл түс пайда болады (Троммер сынамасы оң). Бұл крахмал гидролизденгенде моносахарид – глюкозаға дейін ыдырағанын көрсетеді. Сызба түрінде крахмалдың гидролиздену реакциясын төмендегідей теңдеуімен көрсетуге болады:

                 (С6Н10О5)n +nН2О → nС6Н12О6

                                 крахмал                               глюкоза

Іс жүзінде процесс  бұдан күрделілеу түрде жүреді, себебі гидролиз кезінде крахмалға қарағанда  азырақ полимерленетін аралық өнімдердің қатары түзіледі:

крахмал → еритін крахмал → декстриндер → мальтоза → глюкоза

Мальтоза дегеніміз  – гидролизденгенде глюкозаның екі молекуласын түзетін дисахарид:

              С12Н22О11 + Н2О → С6Н12О6 + С6Н12О6

Сілекей амилазасы  әсерінен крахмалдың ферментті гидролизі. Сынауыққа 0,5%-дық крахмал клейстерінің 5 тамшысын құйдым. Оған сондай көлемде өзіңіздің сілекейіңізді қосып, мұқият араластырдым. 1-2 минуттан соң тамшуырмен ерітіндінің 1 тамшысын алып шыныға тамыздым. Иодты калидегі иодтың өте сұйытылған ерітіндісінің 1 тамшысын қостым. Көк түстің болмауы крахмалдың сілекейдің әсерінен қорытылғанын көрсетеді. Бақылау үшін қайтадан крахмал клейстерінің 1 тамшысын қосса болады  – көк түс бірден пайда болады.

Сынауықтағы крахмал  гидролизінің өніміне 5 тамшы 2 н. натрий гидроксидін, 1 тамшы 0,2 н. мыс  (II) сульфатын қостым және шайқап араластырдым. Түзілген көкшіл түсті ерітіндінің жоғарғы бөлігін микроқыздырғыштың жалынына қыздырдым. Қыздырылған бөлікте ерітіндінің сарғайғаны анық байқалды (Троммер сынамасы оң).

Жүргізілген тәжірибе сілекейде  ас қорыту ферменті амилаза бар екенін көрсетеді (латынша amylum – крахмал және –аза – тиісті ферменттің жалғауы).

Сілекей амилазасы әсерінен крахмалдың ферментті гидролизінің жылдамдығы қышқылдық  гидролиз жылдамдығымен  салыстырғанда жоғары екендігіне көңіл аудардым. [25].

Клетчатканың  мыс оксидінің аммиактағы ерітіндісінде  еруі (Швейцер реактиві). Сынауыққа қысқыштың көмегімен гигроскопиялық мақтаның кішкене бөлігін салдым және 6-8 тамшы мыс оксидінің қаныққан аммиакты ерітіндісін – Швейцер реактивін қостым. Мақта толық ерігенше  жақсылап сілкідім, мақта біртіндеп еріді, ерітіндінің тұтқырлығы лезде артты. Мақтаның үлкен бөлігін алудың қажеті жоқ, себебі еру процесі ұзаққа созылды. Алынған тұтқыр ерітіндіге судың 4 тамшысын қостым және жақсылап араластырдым. Содан соң бір, немесе қажет болған жағдайда 2 тамшы концентрлі тұз қышқылын клетчатка бөлінгенше қостым. Түзілген клетчатка талшықтық құрылысын жоғалтып, біртекті қоймалжың күйге өткеніне көңіл аудардым. 

Клетчатканың  қышқылдық гидролизі. Сынауыққа сүзгі қағазының  кішкене бөлігін (0,5 х 1 см) салдым, 3 тамшы концентрлі күкірт қышқылын қостым және шыны таяқшамен клетчатка толық ерігенше араластырдым. Еру процесін тездету үшін аздап қыздыруға (абайлап) болады. Еру нәтижесінде әлсіз боялған ерітінді түзілуі керек, судың 10 тамшысын тамызғанда түссізденді. Ұяшықтың нөмірін белгілеп, сынауықты қайнап тұрған су моншасына қойдым 20 минуттан соң глюкозаға Троммер сынамасын жасадым. Ол үшін тамшуырдың көмегімен клетчатка гидролизатының 2 тамшысын сынауыққа құйдым және қышқылды бейтараптаумен қатар тотықсыздану реакциясына қажетті сілтінің артық мөлшері түзілетіндей етіп, 8 тамшы 2 н. натрий гидроксидін қостым. 1 тамшы 0,2 н мыс (II) суьфатын қостым. Түзілген  мыс (II) гидроксиді көк түс түзе еріді. Ерітіндінің жоғарғы бөлігін қайнағанша қыздырдым. Ерітіндінің қыздырылған бөлігінде лезде  сары түсті мыс (I) гидроксиді түзілді. Троммердің оң сынамасы клетчатканың  гидролизденуі нәтижесінде  глюкоза түзілетінін көрсетті.

Сызба түрінде мұны төмендегідей теңдеумен көрсетуге болады:

                        (С6Н10О5)n +nН2О → nС6Н12О6

                                       крахмал                               глюкоза

 

 

 

 

                        3.2.Моносахаридтерді идентификациялау әдісі

Егер зерттелетін молекулада әдісі көп мөлшерде альдегидті топ  және гидроксилді топбар болса, онда осындай қосылстар көмірсулар класына жатады деп айтуға болады. Альдегидті топ және және окситоптың бар болуымен кәдімгі әдістерімен белгіленеді. Бірақ сулы ерітіндіде моносахаридтер негізгі циклдік форма күйде болады, кейбір жұмсақ күйде альдегидтер реакцияларға тән емес: фуксин күкіртті қышқылымен болу, бермейді және натрий гидросульфатты бояу қосады.

  Н_{\    //}О СООН  НО_{\     //}О

   С   ÷          С     COONa

              HC – O                                   H OH

 +2     Cu + 2H₂O ® + Cu₂O + 2

             H  OH

                             HC – O COOK

|

             CH₂OH      COOK               CH₂OH

Инфроқызыл және ультрофильтрлі спектроскопия альдегидтер мен  спирттер класы класы үшін сондай да ақпарат береді. Сонымен қатар хромотография қағазда қолданылады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                       10 – сурет.

10– суретте 1,2 – изопропилиден – 3 – бензоил – 5 дезокси - b - L – арабинофуранозаның ПМР спектрі берілген.

Кетозалар, альдозалар күміс  айна реакциясын береді және фелинг ерітіндісінен мыс (І) оксидін бөліп шығарады. Кетозалар осы жағдайында эпимеризация процесінің жүру әсерінен жүреді. Альдозаны фелинг реактивімен өңдегенде синглет тұзының сілтілік ерітіндісімен NaOCOCH (OH) CH(OH)COOK*4H₂O және мыс (ІІ) сульфаты – ол альдегидті қышқылға дейін тотығады.

 

3.3. Моно, ди және полисахаридтерге тән түсті реакциялар

Троммер реакциясы. Моносахаридтер мен мыс гидроксиді әрекеттескенде төмендегідей реакция жүреді:

1.                     CuSO₄+2NaOH=Cu(OH)₂+Na₂SO₄
2.                 O

C      COOH

| H |

      H-C-OH           H-C-OH

|    _t⁰  |

   HO-C- H  + 2Cu(OH)₂ → HO-C-H+2CuOH+H₂O

      |                                           |   сары түсті ақ тұнба

          H-C-OH            H-C-OH

|        |

      H-C-OH-           H-C-OH

|        |

CH₂OH      CH₂OH

глюкоза   глюкон қышқылы

                                               2CuOH   Cu₂O+H₂O

                                     көк түсті тұнба       қызыл түсті тұнба

Пробиркаға 2-3 мл кез келген моносахарид ерітіндісін құйып  / глюкоза, арабиноза/, оған 1 мл 40% NaOH пен 0,5мл 1 % CuSO₄ қосып қыздырғанда, Қоспа қызыл-сары, одан кейін қызғылт түске боялды.

Фелинг  реакциясы. Бұл реакция Троммер реакциясына ұқсас. Мұнда сегнет тұзы алынды.

Фелинг  1- сегнет тұзының сілтілі ерітіндісі. Ал Фелинг [1] CuSO₄ судағы ерітіндісі. Осы екі ерітіндіден жұмыс жүргізер алдында 1-2 сағат бұрын Фелинг сұйықтығын айындайды. Екеуін бірдей мөлшерде алады.

COONa     COONa

|        |

CHOH    OH    _t⁰ CHO

|   +     Cu           →     |  Cu + 2H₂O

CHOH    OH  CHO

 |        |

COOK      COOK

Сегнет тұзы

 

1-2мл глюкоза ерітіндісіне 2-3мл Фелинг сұйықтығын қосып, түсі қызыл-сары болғанша қыздырдым. Троммер реакциясынан Фелинг реакциясының айырмашылығы сегнет  тұзын қосуда.Оның себебі  Cu(OH)₂  артық мөлшерін сегнет тұзы өзіне қосып алады.Ал сегнет тұзының қоспасы қара түсті мыс оксидін береді.

Ниландер  реакциясы. Бұл реакция үшін Ниландер реактивін қолдандым.Оның құрамына негіздік азот қышқыл висмут тұзы кіреді. Ол глюкоза бар ортада металл түріндегі висмутқа дейін тотықсызданып, сұйықтық қара түске боялды. 2-3 мл қант ерітіндісіне  1-2 мл Ниландер реактивін қосып 2-3 мин. қыздырғанда, ерітіндінің түсі алғаш лимон түстес, сосын қара түске боялды.