Полисахариды

Полисахариды – это природные биополимеры, образованные за счет реакции поликонденсации моносахаридов. Различают гомополисахариды (образованные остатками одного моносахарида) и гетерополисахариды (образованные различными моносахаридами). Важнейшими представителями гомополисахаридов являются крахмал и целлюлоза. К гетерополисахаридам относятся камеди и слизи.

Крахмал – это продукт поликонденсации α-D-глюкозы. Крахмал играет роль питательного вещества и концентрируется в зернах листа или в виде гликогена в печени животных.

Крахмал состоит из двух составных частей: амилозы и амилопептина. Амилоза имеет линейную структуру, амилопептин – разветвленную.

Гликоген характеризуется максимальной разветвленностью полимерной цепочки.

Гидролиз крахмала протекает ступенчато по следующим стадиям:

Растворимый крахмал и декстрины – это разорванные звенья полимерной цепочки с различной степенью полимеризации.

Процесс гидролиза крахмала происходит при выпечке хлеба. Хлебная корочка – это и есть декстрины.

Целлюлоза (клетчатка). Целлюлоза является продуктом поликонденсации β-D-глюкозы.

Целлюлоза отличается от крахмала наличием β-конфигурации и линейным характером цепи. Чистыми образцами целлюлозы являются вата и фильтровальная бумага.

Гидроксильные группы в целлюлозе вступают в активное взаимодействие не только с активными металлами, но и с концентрированными щелочами, образуя алкалицеллюлозу.

Процесс обработки целлюлозы щелочью называется мерсеризацией и используется при крашении тканей. Ткани обрабатывают щелочью с образованием алкалицеллюлозы, которую вновь гидролизуют с образованием исходного продукта, но его восприимчивость к красителям будет уже увеличена.

Целлюлоза способна образовывать многочисленные эфиры.

Нитрованием целлюлозы получают нитроцеллюлозу. Продукты различают по степени нитрования. Полностью нитрованная целлюлоза с содержанием азота 14% называется пироксилином, который обладает взрывчатыми свойствами, применяется при изготовлении взрывчатых веществ и бездымного пороха.

Менее глубоко нитрованная клетчатка с содержанием азота 10% называется пиллоксилин.

Раствор пиллоксилина в смеси спирта и серного эфира называют коллодием. Применяется в медицине (гипсовые повязки). Если к коллодию добавить камфару и выпарить, то получат новый продукт – целлулоид.

При обработке целлюлозы уксусным ангидридом получают ацетат целлюлозы, который используют для получения ацетатного шелка.

При обработке алкалицеллюлозы сероуглеродом получают ксантогенат целлюлозы.

При пропускании через фильеры целлюлозной массы получают нити вискозного волокна. Нестандартные нити вискозного волокна используются для получения штапеля.

Ацетатное, вискозное и штапельные волокна относятся к искусственным волокнам.

Контрольные вопросы

1. Приведите структурные формулы изомерных спиртов состава: 1) С₃Н₈О; 2) С₄Н₁₀О. Отметьте среди них первичные, вторичные и третичные спирты. Назовите их по всем видам номенклатуры.

2. В промышленности бутанол-2 получают из углеводородов: бутена-1 и бутена-2, которые содержатся в продуктах крекинга нефти. Напишите уравнения этих реакций. Объясните механизм сернокислотной гидратации этих алкенов.

3. Напишите уравнения реакции взаимодействия пропилового спирта: 1) с металлическим натрием; 2) с магнием; 3) с бромоводородом. Охарактеризуйте основные и кислотные свойства спирта.

4. Напишите уравнения межмолекулярной и внутримолекулярной дегидратации пропилового спирта в присутствии серной кислоты. Укажите условия реакций.

5. Составьте схемы реакций получения уксусного альдегида из следующих соединений: 1) ацетилена; 2) этилового спирта; 3) окиси этилена; 4) этилена.

6. Составьте схемы взаимодействия пропионового альдегида с веществами: 1) фенилгидразином; 2) синильной кислотой; 3) атомарным водородом; 4) магнийбромэтилом; 5) гидросульфитом натрия. Объясните механизм (А_N) реакций присоединения магнийорганических соединений, гидросульфита натрия, синильной кислоты.

7. Составьте схему взаимодействия пропанона с веществами: 1) синильной кислотой; 2) гидросульфитом натрия; 3) фенилгидразином. Объясните механизм (А_N) реакции присоединения гидросульфита натрия.

8. Приведите примеры одноосновных, многоосновных, предельных и непредельных кислот. Назовите их.

9. Что понимается под кислотностью карбоновых кислот? Как влияют заместители на кислотность карбоксильной группы?

10. Перечислить основные типы реакций, характеризующих химические свойства кислот. Напишите уравнения реакций: 1) реакции замещения атома водорода в карбоксильной группе; 2) реакции замещения атома водорода в гидроксильной группе; 3) реакции замещения в алкильном радикале; 4) реакции восстановления.

11. Напишите уравнения реакций щелочного гидролиза следующих триглицеридов: 1) олеодипальмитина; 2) пальмитодистеарина. Какие вещства называются мылами?

12. Какие вещества применяются в качестве антиокислителей жиров? В чем механизм их действия?

13. Напишите уравнения реакций взаимодействия молочной кислоты со следующими веществами: 1) с гидроксидом натрия; 2) этиловым спиртом; 3) уксусной кислотой.

14. Приведите примеры проекционных форм глюкозы по Фишеру и по Хеуорсу. Объясните причины существования двух таутомерных форм глюкозы.

15. Назовите виды брожения глюкозы, их техническое и биологическое значение.

16. С помощью каких качественных реакций можно различить глюкозу, сахарозу и крахмал? Приведите пояснения и уравнения реакций.

17. Приведите схемы реакций исчерпывающего метилирования целлюлозы и последующего кислотного гидролиза. Назовите полученный продукт.