Вход

Образование сложных эфиров. Некоторые производные углеводов

Реферат по химии
Дата добавления: 22 апреля 2009
Язык реферата: Русский
Word, rtf, 1 Мб
Реферат можно скачать бесплатно
Скачать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу

УГЛЕВОДЫ


Оглавление


Введение

1. Образование сложных эфиров

2. Превращение в циклические ацетали и кетали

3. Удлинение цепи по Килиани-Фишеру

4. Укорочение цепи по Руфу

5. Аскорбиновая кислота

6. Целлофан и вискозный шелк

7. Нитрат целлюлозы

8. Азотсодержащие сахара


Введение


В живой природе широко распространены вещества, многим из которых соответствует формула Сх2О)у. Они представляют собой, таким образом, как бы гидраты углерода, что и обусловило их название – углеводы. К углеводам относится обычный сахар – сахароза, виноградный сахар – глюкоза, фруктовый сахар – фруктоза и молочный сахар – мальтоза. Этим объясняется еще одно их общепринятое название сахара. Растения синтезируют углеводы из двуокиси углерода и воды в процессе фотосинтеза. При этом солнечная энергия переходит в химическую:

хСО2 + уH2О + солнечная энергия ?® Сх2О)у + хО2

При окислении углеводов в организме энергия высвобождается и используется для жизнедеятельности:

Сх2О)у + хО2 ?® хСО2 + уH2О + энергия


1. Образование сложных эфиров


Углеводы реагируют с уксусным ангидридом в присутствии таких оснований, как пиридин или ацетат натрия с превращением всех гидроксильных групп, включая аномерный гидроксил в сложноэфирные. Если реакция проводится при охлаждении, то она проходит стереоспецифически; a-аномер дает a-ацетат, а b-аномер - b-ацетат:








D-глюкопираноза D-пентацетилглюкоза








D-тетраацетилбромгюкоза


При обработке пентаацетилглюкозы бромистым водородом в уксусной кислоте замещению подвергается ацетоксигруппа только при атоме С-1.

Действием на целлюлозу уксусным ангидридом в уксусной кислоте получают растворимый в ацетоне ацетат целлюлозы:









целлюлоза ацетат целлюлозы


Из ацетилцеллюлозы получают ацетатный шелк и безопасную в обращении кинофотопленку.

Упр. 24. Как получают ацетилцеллюлозу, и какое применение она находит?

Упр. 25. Как получают пентаацетат глюкозы? Подвергается ли он мутаротации?


14.


2. Превращение в циклические ацетали и кетали


При изучении альдегидов и кетонов мы видели, что, реагируя с диолами, они превращаются в циклические ацетали и кетали.


1,2-диол циклический кеталь


Углеводы образуют циклические ацетали и кетали лишь в том случае, когда вицинальные гидроксильные группы находятся в цис-положении по отношению друг к другу. Например, ?-D-галактопираноза реагирует с ацетоном следующим образом:


a-D-галактопираноза ацетонид a-D-галактопиранозы

Ацетали ацетона называют ацетонидами.


3. Удлинение цепи по Килиани – Фишеру


Метод удлинения цепи углевода на один атом углерода основан на реакции альдегидов с синильной кислотой. Рассмотрим его на примере D-глицеринового альдегида:


альдоновые кислоты

g-альдонолактоны

D-эритроза D-треоза


Упр. 26. Какие пентозы могут быть получены по Килиани-Фишеру из D-эритрозы.

Упр. 27. Напишите формулы пентоз, котрые могут быть получены по Килиани-Фишеру из D-треозы. Их называют D-ксилоза и D-ликсоза. D-ксилоза окисляется азотной кислотой в оптически не активную альдаровую кислоту, а D-ликсоза – в оптически активную. Каково строение этих пентоз?








16. 17.


4. Укорочение цепи по Руфу


Укорочение цепи по Руфу включает две стадии: окисление альдозы бромной водой до альдоновой кислоты и окислительное декарбоксилирование альдоновой кислоты перекисью водорода и сульфатом железа до альдозы, например:

D-рибоза D-рибоновая к-та D-эритроза


Упр. 28. Напишите реакции укорочения цепи по Руфу D-галактозы и назовите образующуюся пентозу.







18.


5. Аскорбиновая кислота


Промышленный способ получения аскорбиновой кислоты основан на микробиологическом окислении сорбита в L-сорбозу. Защитив четыре гидроксильные группы L-сорбозы кетализацией ее окисляют перманганатом калия и после гидролиза продукта окисления получают 2-оксо-L-гулоновую кислоту. Последняя переводится в лактон, существующий в енольной форме и представляющий собой L-аскорбиновую кислоту. Раствор аскорбиновой кислоты обладает кислой реакцией (pKa = 4,17) и сильными восстановительными свойствами. Суточная потребность взрослого человека в витамине С составляет примерно 30 мг.

D-сорбит L-сорбоза

2-оксогулоновая к-та

аскорбиновая кислота


Упр. 29. Напишите реакции получения аскорбиновой кислоты исходя из глюкозы.


6. Целлофан и вискозный шелк


Многие важные продукты получают из целлюлозы путем ее растворения, а затем осаждением из раствора. Полученная таким образом регенерированная целлюлоза, отличается от исходной природной тем, что она менее кристаллична из-за процессов расщепления (деградации) проходящих при ее растворении и дальнейшем осаждении. Наиболее широко используемым методом регенерации является ксантатный или вискозный процесс.

Исходным сырьем для производства является древесная целлюлоза, содержащая 95-99% высокомолекулярной целлюлозы со степенью полимеризации 800-1100. Ее обрабатывают 20%-ным раствором NaOH (мерсеризация) в течение 10 мин при 50оС. Полученную таким образом щелочную целлюлозу отделяют от лигнина и оставляют на созревание, при котором молекулярный вес целлюлозы уменьшается. Далее щелочную целлюлозу обрабатывают СS2 и получают ксантат целлюлозы:


целлюлоза ксантат целлюлозы (вискоза)


Конечно не все гидроксильные группы целлюлозы прореагируют, но прореагурующего количества достаточно, для ее растворения в водной щелочи. Получаемый раствор называют вискозой. Ее продавливают через фильеры в раствор серной кислоты, где регенерируется целлюлоза:


целлофан или вискозное волокно

Если фильеры представляют собой узкие щели, то получают целлофан, а если тонкие отверстия – вискозное волокно.

Целлофан и вискозный шелк являются лишь измененной формой целлюлозы.


7. Нитрат целлюлозы


При обработке целлюлозы азотной кислотой образуется нитрат целлюлозы:


нитрат целлюлозы


Нитрат целлюзозы – один из первых полимеров. Он был получен еще в 19 веке и нашел практическое применение в производстве бездымного пороха, кинопленки, лаков, текстильных волокон. Нитрат целлюлозы пластифицированный камфорой называют целлулоидом.

Известеный полимер - нитроклетчатка или нитроцеллюлоза назван неправильно, т.к. в нитрате целлюлозы нет нитрогрупп. Нитрат целлюлозы легко возгорается и не очень устойчив, поэтому в последние годы он практически полностью заменен на другие полимеры.

Упр. 30. Как получают нитрат целлюлозы, и где он используется?


8. Азотсодержащие сахара


Амиросахарами называют сахара, которые содержат группу –CH(NH2)- вместо –CH(OH)-. Наиболее важными аминосахарами являются D-глюкозамин и D-галактозамин. В природе они встречаются, как правило, в виде ацеамидов.


2-амино-2-дезокси- 2-ацетамидо-2-дезокси-

(D-глюкозамин) D-глюкоза


Сахара, в которых на аминогруппу замещен аномерный гидроксил называют гликозиламинами, а неаномерный – аминосахарами. В аминосахарах аминогруппа часто бывает ацилированной.

b-D-гликопиранозиламин b-D-глюкозамин b-N-ацетил-D-глюкозами


D-Глюкозамин может быть получен гидролизом хитина. Хитин – один из самых распространенных полимеров. Он входит в покровы насекомых, обитателей морей и рек, в стенки клеток грибов и дрожжей. Панцири ракообразных на 25-50% состоят из хитина, 35% хитина содержит мухомор. По прочности и химической стойкости к кислотам, щелочам и растворителям хитин заметно превосходит целлюлозу.

По своему строению хитин очень сходен с целлюлозой с той разницей, что у

С-2 хитина вместо гидроксильной находится ацетамидная группа:


© Рефератбанк, 2002 - 2017