Лабораторная работа. Цель работы: изучение химических свойств сложных сахаров

 

Цель работы: изучение химических свойств сложных сахаров

Реактивы и оборудование: сахароза – 1%, лактоза – 1%, 2н – NaOH, 0,2н – CuSO₄, резорцин сухой, пробирки, спиртовки.

 

Опыт 10.5 Доказательство наличия гидроксильных групп в сахарозе

(тростниковом сахаре)

Поместить в пробирку 1 каплю 1%-ного раствора сахарозы и 6 капель 2н. NaOH. Добавить для разбавления 5-6 капель воды, чтобы высота слоя жидкости была 18-20 мм. Прибавить одну каплю 0,2н. CuSO₄. Вместо ожидаемого осадка гидрата окиси меди Cu(OH)₂ получается раствор сахарата меди светло-синего цвета. Сохраните раствор до следующего опыта.

В присутствии сахарозы, так же как и в присутствии глюкозы и других веществ, содержащих несколько гидроксильных групп, гидрат окиси меди растворяется, образуя раствор синего цвета.

Опыт 10.6 Отсутствие восстанавливающей способности в сахарозе

Раствор сахарата меди, полученный в опыте, осторожно нагреть над пламенем спиртовки так, чтобы нагревалась только верхняя часть раствора, а нижняя оставалась холодной для контроля. Нагреть только до кипения. Как можно было ранее убедиться, глюкоза при этих условиях давала отчетливую реакцию восстановления (проба Троммера положительная). Сахароза же в этих условиях не дает реакции восстановления, что указывает на отсутствие свободной альдегидной группы. Формула строении сахарозы согласуется с этим фактом, доказывающим, что эфирная связь между глюкозой и фруктозой образована действительно за счет полуацетальных гидроксилов глюкозы и фруктозы.

Опыт 10.7 Доказательство гидролиза сахара

Взять 2 пробирки. В первую пробирку поместить 1 каплю 1%-го раствора сахарозы, добавить 1 каплю 2н. HCl и 6 капель воды. Нагреть над пламенем спиртовки в течение 30 секунд, наблюдая за продолжительностью нагревания с помощью часов. Держа пробирку как можно более наклонно и встряхивая ее, чтобы раствор не выбросило. Отлить половину раствора во вторую пробирку и добавить в нее 6 капель 2н. NaOH, чтобы высота слоя жидкости была 18-20 мм. Едкую щелочь добавить с избытком, чтобы нейтрализовать кислоту, взятую для гидролиза, а также создать необходимую для реакции восстановления щелочную среду. Затем добавить 1 каплю 0,2н. CuSO₄ и нагреть верхнюю часть синего раствора до кипения. Моментально в нагретой части появится оранжево-желтое окрашивание (положительная проба Троммера), что указывает на наличие глюкозы. Во второй части гидролизата, оставшейся в первой пробирке, определить наличие фруктозы с помощью реакции Селиванова. Для этого в пробирку поместить крупинку резорцина и 2 капли концентрированной соляной кислоты и нагреть до начала кипения (не кипятить!). Моментально появится отчетливое красноватое окрашивание, указывающее на наличие фруктозы. Надо иметь в виду, что сахароза и без гидролиза дает слабую реакцию Селиванова, так как в процессе выполнения реакции в кислой среде сахароза успевает частично гидролизоваться. Проделанные опыты подтверждают, что сахароза легко расщепляется на простые сахара - глюкозу и фруктозу. Это говорит о том, что в молекуле сахарозы глюкоза и фруктоза связаны между собой по типу эфирной глюкозидной связи, характерной особенностью которой является легкость разрыва при гидролизе по месту кислородного мостика.

Полученная, в результате гидролиза сахарозы, эквимолекулярная смесь глюкозы и фруктозы называется инвертным сахаром. Сам процесс гидролиза сахарозы называют инверсией, так как раствор сахарозы, имевший до гидролиза правое вращение [α]_D = +66,5⁰, после гидролиза меняет вращение на левое (глюкоза [α]_D = +52,5⁰, а фруктоза [α]_D = -92,4⁰).

Опыт 10.8 Восстанавливающая способность лактозы

Налить в пробирку 4 капли 1%-го раствора лактозы, 4 капли 2н. NaOH и 1 каплю 0,2н CuSO₄. Голубой осадок гидрата окиси меди при встряхивании пробирки растворяется, образуя синеватый раствор (доказательство наличия гидроксильных групп). Остатки медного купороса со стенок пробирки, если имеются, смыть 5 каплями воды. Для того, чтобы реакция прошла, высота жидкости в пробирке должна быть 18-20 мм, в противном случае добавить еще несколько капель воды. Затем нагреть верхнюю часть раствора до кипения. Через несколько секунд в нагретой части появится желто-оранжевое окрашивание. (доказательство наличия свободной альдегидной группы у лактозы).

Лактоза является дисахаридом, который при гидролизе дает глюкозу и галактозу. В отличие от сахарозы лактоза имеет в остатке глюкозы свободный полуацетальный гидроксил, который образует свободную альдегидную группу. В силу этого лактоза или молочный сахар, относятся к группе дисахаридов, обладающих восстановительной способностью (дающих положительную пробу Троммера).

Опыт 10.9 Открытие крахмала (качественная реакция)

Крахмал имеет общую формулу (С₆Н₁₀О₅)_n, где n = 1000 и более и является полиглюкозидом, содержащим α-1,4-глюкозидные связи в амилозе и α-1,4- и α-1,6-глюкозидные связи в амилопектине. Амилоза и амилопектин – две фракции крахмала.

Крахмал нерастворим в воде, но образует коллоидный раствор - крахмальный клейстер

В пробирку прилить 5 капель крахмального клейстера и 1 каплю сильно разбавленного раствора иода. Раствор окрашивается в синий цвет вследствие образования комплексных соединений и адсорбции, который при легком нагревании исчезает, а при охлаждении вновь появляется.

Опыт 10.10 Отсутствие восстанавливающей способности у крахмала

В пробирку к 1 мл крахмального клейстера добавить 2-3 капли 2н. NaOH и 1 каплю раствора сульфата меди. Раствор перемешать, при этом выпадает осадок гидроксида меди (II), затем нагреть. Восстановления гидроксида меди не происходит. Осадок может почернеть, так как при нагревании гидроксид меди теряет воду и превращается в черный оксид меди (II). Это объясняется тем, что крахмал обладает очень слабой восстанавливающей способностью. Почему?

 

Вопросы для контроля.

1. Строение ди- и полисахаридов.

2. Химические свойства дисахаридов.

3. Строение крахмала и гликогена.

4. Строение клетчатки.

5. Гидролиз полисахаридов.

 

Упражнения по теме «Дисахариды и полисахариды»

1. Напишите уравнение реакции следующих дисахаридов:

а) лактозы; б) мальтозы.

2. Напишите уравнение реакций взаимодействия:

а) хлористого пропионила с лактозой;

б) бромистого ацетила с целлобиозой.

Назовите продукты реакций.

3. Напишите уравнение реакции окисления дисахаридов в мягких условиях:

а) мальтозы; б) целлобиозы; в) лактозы.

Назовите образующиеся кислоты.

4. Напишите уравнения реакций взаимодействия метилового спирта (в присутствии катализатора HCl):

а) с мальтозой; б) с лактозой.

Назовите полученные соединения.

5. Напишите схему образования озазона лактозы.

6. Получите из целлюлозы метилцеллюлозу, этилцеллюлозу, условно считая, что алкилированию подвергаются все гидроксильные группы.

7. С помощью каких химических реакций можно отличить сахарозу от мальтозы?

8. Напишите схемы строения крахмала и целлюлозы.

9. Напишите гидролиз сахарозы, используя структурные формулы. В чем заключается явление инверсии? Что такое инвертный сахар?

10. Напишите реакции взаимодействия лактозы со следующими веществами: ангидридом этановой кислоты, гидроксиламином, фенилгидразином.

11. Напишите схему образования озазона целлобиозы.

12. Напишите уравнение реакции гидролиза целлобиозы.

13. Напишите схемы образования следующих дисахаридов:

а) целлобиозы; б) сахарозы.

14. Как реагирует сахароза с избытком уксусного ангидрида?

15. Напишите схему получения оксима целлобиозы?

16. Какова причина растворения Cu(OH)₂ в растворе сахарозы?

Как называются соединения образующиеся при этом?