Ю.
Н. НикитинаМоносахариды являются гетерофункциональными соединениями – многоатомными альдегидо- или кетоноспиртами.
Моносахариды классифицируют по характеру оксо-группы (на альдозы и кетозы) и по числу атомов углерода в цепи (на триозы, тетрозы, пентозы, гексозы и т.д.). Суффикс –оза характерен для названий всех моносахаридов (рис.1).
Способность ряда органических соединений вращать плоскость поляризации поляризованного света вправо или влево называют оптической активностью. Исходя из этого, следует, что органические вещества могут существовать в виде правовращающих и левовращающих изомеров. Подобные изомеры получили название стереоизомеров, а само явление стереоизомерии [1].
Стереоизомерия, или, иными словами, пространственная изомерия, делится на геометрическую и оптическую изомерию. Первая связана с существованием цис – и транс – изомеров.
Явление оптической изомерии обусловлено тем, что некоторые вещества способны изменять плоскость поляризации проходящего через них поляризованного света. Такая способность объясняется несимметричным строением молекул. Несимметричность молекул моносахаридов как раз и связана с наличием асимметрических химических групп. Такие группы содержат одинаковые атомы, но расположение этих атомов таково, что они не имеют никаких элементов симметрии. Группы атомов углеводов обладают свойством асимметричности в том случае, если к атому углерода присоединены 4 различных атома или группы. Такие две группы отличаются одна от другой так, как отличается предмет от своего зеркального отражения (рис.2).
Рисунок 2. Зеркальное отражение молекулы
Вследствие этого, такой вид изомерии получил еще название «зеркальной изомерии», а молекулы, отличающиеся друг от друга, как предмет от своего зеркального отражения, назвали хиральными [2].
Все моносахариды содержат асимметричные атомы углерода: альдотриозы – один центр асимметрии, альдотетрозы – 2, альдопентозы – 3, альдогексозы – 4 и т.д. Кетозы содержат на один асимметричный атом меньше, чем альдозы с тем же числом углеродных атомов. Следовательно, кетотриоза диоксиацетон не содержит асимметричных атомов углерода. Все остальные моносахариды могут существовать в виде различных стереоизомеров.
Общее число стереоизомеров для любого моносахарида выражается формулой N = 2n, где N – число стереоизомеров, а n – число асимметричных атомов углерода. Например, глицеральдегид содержит только один асимметричный атом углерода и поэтому может существовать в виде двух различных стереоизомеров [3].
Изомер глицеральдегида, у которого при проекции модели на плоскость ОН-группа у асимметричного атома углерода расположена с правой стороны, принято считать D-глицеральдегидом, а зеркальное отражение – L-глицеральдегидом (рис.3).
В случае циклической формы молекулы моносахарида число стереоизомеров вырастает еще вдвое. Это связано с тем, что замыкание молекулы в цикл приводит к появлению еще одного асимметрического атома углерода. Этот атом углерода получил название аномерного. Таким образом, например, молекула глюкозы имеет 32 стереоизомера [4].
Легко запомнить, что циклическая форма монозы (рис.4), у которой полуацетальный гидроксил расположен по одну сторону с гидроксилом, определяющим принадлежность к D- или L-ряду, называется α-формой. Если же эти гидроксильные группы расположены по разную сторону, такая молекула представляет собой β-форму.
Среди альдоз только D-глюкоза часто встречается в природе в свободном состоянии. Ее можно найти в виноградном соке, многих фруктах, а также в крови животных. В организме человека процесс окисления глюкозы является источником энергии для работы нервной системы, а также во многом — для мышечных сокращений. Глюкоза является продуктом гидролиза полисахаридов крахмала, гликогена и целлюлозы (под действием ферментов или минеральных кислот). Другие важные вещества этого класса — D-глицеральдегид, D-рибоза, D-манноза и D-галактоза — преимущественно входят в состав более крупных молекул. Среди кетоз в природе чаще всего встречаются дигидроксиацетон, D-фруктоза, D-рибулозы и D-ксилулозы [5].
