Дисахариды: целлобиоза, мальтоза, сахароза

Молекулы этих углеводов образуются из двух циклических молекул моносахаридов (одинаковых или разных) и построены по типу простых эфиров:

ROH + R'OH®ROR' + Н₂O

Из всех гидроксильных групп, содержащихся в циклических формах моносахаридов, наиболее легко подвергается замещению гликозидный гидроксид, поскольку связанный с ним атом угле­рода несет наибольший заряд d+ (этот углерод соединен сразу с двумя атомами кислорода, в то время как остальные лишь с одним). Поэтому в образовании дисахарида участвует гликозидный гидроксид хотя бы одного из двух исходных моносахаридов; второй моносахарид может реагировать или своим полуацетальным гидроксидом, или каким-либо из остальных (спиртовых) гидроксидов.

Сахароза представляет собой дисахарид, имеющий молеку­лярную формулу С₁₂Н₂₂О₁₁ и построенный из остатков a-глюкозы и b-фруктозы:

В воде сахароза растворяется хорошо, но медленно (в горя­чей — быстро), на вкус она сладкая. Молекула сахарозы образо­вана при участии двух гликозидных гидроксидов, так что остатки глюкозы и фруктозы входят в состав сахарозы в виде ацеталей. Отсутствие полуацетальных групп делает невозможным равнове­сие с альдегидной формой. Поэтому сахароза является невосстанав­ливающим дисахаридом — она не дает качественных реакций на альдегидную группу (например, реакцию «серебряного зеркала»).

При нагревании сахарозы с раствором кислоты происходит ее гидролиз (с разрывом гликозидной связи) и образуется D-глюкоза и D-фруктоза:

Полученный раствор после нейтрализации кислоты дает ре­акцию «серебряного зеркала» (из-за наличия в нем глюкозы).

Сахароза при действии гидроксида кальция образует раство­римые в воде сахараты кальция. Последние имеют характер мо­лекулярных комплексов, а не солей. При действии на них оксида углерода (IV) выпадает осадок карбоната кальция, а сахароза вы-

деляется в свободном виде. Данную особенность используют для очистки сахарозы от соединений кислотного характера и белков в процессе ее промышленного извлечения из сахарной свеклы или сахарного тростника (названные вещества при обработке гидрок­сидом кальция выпадают в осадок в виде кальциевых солей, а сахароза остается в растворе в виде сахарата).

Мальтоза и целлобиоза имеют молекулярную формулу C₁₂H₂₂O₁₁ и являются изомерами сахарозы. Они образованы из двух молекул D-глюкозы за счет глюкозидного гидроксила одной молекулы и гидроксила, находящегося в положении «4» другой молекулы. В мальтозе остатки D-глюкозы соединены a-гликозидной связью, а в целлобиозе — b-гликозидной связью. Поскольку в одном из этих остатков сохранился гликозидный гидроксил, оба дисахарида могут существовать как в a-, так и в b-форме, которые в растворе находятся в равновесии с альдегидной формой. Вслед­ствие этого мальтоза и целлобиоза являются восстанавливающи­ми дисахаридами — они, в отличие, от сахарозы дают качествен­ные реакции на альдегиды (звездочкой отмечен полуацетальный гидроксил):

Восстанавливающие дисахариды всеми свойствами похожи на моносахариды (см. §11.1). При гидролизе мальтозы или целлобиозы образуется глюкоза.

Существует много других дисахаридов. Например, в молоке содержится лактоза (молочный сахар), ее гидролиз приводит к глюкозе и галактозе (галактоза имеет такую же, как и глюкоза, структурную формулу, но другое пространственное расположе­ние заместителей у одного из четырех асимметрических атомов углерода).

Получение дисахаридов

Практически дисахариды получают только из природных ис­точников: из сахарной свеклы и сахарного тростника (сахароза).