Saccharose

Les molécules de glucides monosaccharides sont capables d'interagir les unes avec les autres, formant des chaînes de différentes longueurs. Dans cette leçon, nous examinerons comment cela se produit et comment les oligo- et polysaccharides se forment. Un exemple des disaccharides les plus courants dans la nature (oligosaccharide) est le saccharose (sucre de betterave ou de canne).

Nous discuterons plus en détail du disaccharide le plus célèbre et le plus courant - le saccharose. Considérez l'hydrolyse du saccharose.

I. Film: «Glucides: disaccharides»

II. La construction des disaccharides

Les oligosaccharides sont les produits de condensation de deux ou plusieurs molécules de monosaccharides.

Les disaccharides sont des glucides qui, lorsqu'ils sont chauffés avec de l'eau en présence d'acides minéraux ou sous l'influence d'enzymes, subissent une hydrolyse, se décomposant en deux molécules de monosaccharides.

La formule moléculaire du saccharose est C12N22À PROPOSOnze

Le saccharose a une structure plus complexe que le glucose. La molécule de saccharose est constituée de résidus de glucose et de fructose connectés les uns aux autres en raison de l'interaction des hydroxyles hémiacétals avec une liaison (1 → 2) -glycoside:

III. Propriétés physiques et nature

La sucrose est un cristal incolore au goût sucré, bien soluble dans l'eau. Le point de fusion du saccharose est de 160 ° C. Lorsque le saccharose fondu se solidifie, une masse transparente amorphe se forme - caramel.

On le trouve dans de nombreuses plantes: dans le jus de bouleau, d'érable, dans les carottes, les melons, ainsi que dans les betteraves sucrières et la canne à sucre.

IV. Propriétés chimiques

1. Réaction qualitative (pour les alcools polyhydriques)

La présence de groupes hydroxyles dans la molécule de saccharose est facilement confirmée par la réaction avec des hydroxydes métalliques.

Si la solution de saccharose est ajoutée à l'hydroxyde de cuivre (II), une solution bleu vif de sucre de cuivre se forme (une réaction qualitative des alcools polyhydriques).

2. Propriétés du disaccharide non réducteur

Lorsqu'il est chauffé avec de l'hydroxyde de cuivre (II), il ne se forme pas d'oxyde de cuivre rouge (I).

Le saccharose, contrairement au glucose, n'est pas un aldéhyde. Le saccharose, étant en solution, n'entre pas dans une réaction de «miroir d'argent», car il ne peut pas se transformer en une forme ouverte contenant un groupe aldéhyde. Ces disaccharides ne sont pas capables de s'oxyder (c'est-à-dire qu'ils sont des agents réducteurs) et sont appelés sucres non réducteurs..

3. La réaction du saccharose avec l'eau

Une propriété chimique importante du saccharose est sa capacité à subir une hydrolyse (lorsqu'il est chauffé en présence d'ions hydrogène). Dans ce cas, une molécule de glucose et une molécule de fructose sont formées à partir d'une molécule de saccharose:

Des isomères du saccharose de formule moléculaire C12N22À PROPOSOnze, le maltose et le lactose peuvent être distingués.

Au cours de l'hydrolyse, divers disaccharides sont décomposés en leurs monosaccharides en raison de la rupture des liaisons entre eux (liaisons glycosidiques):

Ainsi, la réaction d'hydrolyse des disaccharides est le processus inverse de leur formation à partir des monosaccharides.

V. Utilisation du saccharose

  • Produit alimentaire
  • Dans l'industrie de la confiserie
  • Obtention de miel artificiel

Propriétés de réaction chimique du saccharose

Glucides - composés organiques contenant des groupes atomiques carbonyle et hydroxyle ayant la formule générale Cn(H2O)m, (où n et m> 3).

Les glucides peuvent être divisés en trois groupes:

1) Les monosaccharides sont des glucides qui peuvent s'hydrolyser pour former des glucides plus simples. Ce groupe comprend les hexoses (glucose et fructose), ainsi que le pentose (ribose).

2) Oligosaccharides - produits de condensation de plusieurs monosaccharides (par exemple saccharose).

3) Polysaccharides - composés polymères contenant un grand nombre de molécules de monosaccharides.

Le glucose peut exister sous des formes linéaires et cycliques:

1) Réactions du groupe aldéhyde:

a) la réaction du "miroir d'argent":

b) réaction avec l'hydroxyde de cuivre (II):

2) Réactions du groupe hydroxyle:

a) interaction avec l'hydroxyde de cuivre (II):

solution bleu vif

b) fermentation - la décomposition du glucose par les enzymes:

Le fructose entre dans toutes les réactions caractéristiques des alcools polyhydriques, cependant, les réactions du groupe carbonyle (aldéhyde), contrairement au glucose, ne le sont pas..

Propriétés chimiques similaires au glucose.

Le saccharose est formé de résidus d'a-glucose et de b-fructose:

saccharose glucose fructose

2) Interaction avec l'hydroxyde de calcium pour former du sucre calcique.

3) Le saccharose ne réagit pas avec une solution d'ammoniaque d'oxyde d'argent, il est donc appelé disaccharide non réducteur.

Les propriétés chimiques sont similaires à celles du glucose, c'est pourquoi il est appelé disaccharide réducteur..

2) L'amidon donne une coloration bleu intense avec de l'iode en raison de la formation d'un composé intracomplexe.

3) L'amidon ne réagit pas «miroir argenté».

2) La formation d'esters avec des acides nitrique et acétique:

Propriétés de réaction chimique du saccharose

La valeur du lactose est très élevée, car c'est un nutriment important, en particulier pour les organismes en croissance chez les humains et les mammifères.

Maltose C12H22OOnze - un disaccharide formé de deux résidus a-glucose.

Les propriétés chimiques sont similaires au glucose, c'est pourquoi il est appelé un disaccharide réducteur. La molécule de maltose est constituée de deux résidus b-glucose sous forme pyranose, reliés par les 1er et 4e atomes de carbone:

Le lactose est constitué de résidus (3-galactose et a-glucose sous forme de pyranose, reliés par les 1er et 4e atomes de carbone:

Toutes ces substances sont des cristaux incolores de goût sucré, solubles dans l'eau..

Les propriétés chimiques des disaccharides sont déterminées par leur structure. Lors de l'hydrolyse des disaccharides en milieu acide ou sous l'action d'enzymes, la liaison entre les deux anneaux se rompt et les monosaccharides correspondants se forment, par exemple:

En ce qui concerne les agents oxydants, les disaccharides sont divisés en deux types: réducteurs et non réducteurs. Les premiers comprennent le maltose et le lactose, qui réagissent avec une solution d'ammoniaque d'oxyde d'argent selon l'équation simplifiée:

Ces disaccharides peuvent également réduire l'hydroxyde de cuivre (II) en oxyde de cuivre (I):

Les propriétés réductrices du maltose et du lactose sont dues au fait que leurs formes cycliques contiennent un glycoside hydroxyle (indiqué par un astérisque), et, par conséquent, ces disaccharides peuvent passer de la forme cyclique à l'aldéhyde, qui réagit avec Ag2O et Cu (OH) 2. Il n'y a pas d'hydroxyle glycosidique dans la molécule de saccharose; par conséquent, sa forme cyclique ne peut pas s'ouvrir et se transformer en forme d'aldéhyde. Le saccharose est un disaccharide non réducteur; il ne réagit pas avec l'hydroxyde de cuivre (II) et l'oxyde d'ammoniaque et d'argent.

Propagation dans la nature.Le disaccharide le plus courant est le saccharose. C'est le nom chimique du sucre ordinaire, qui est obtenu par extraction à partir de betteraves à sucre ou de canne à sucre. Le saccharose est la principale source de glucides dans les aliments.

la personne. Le lactose se trouve dans le lait (de 2 à 8%) et est obtenu à partir du lactosérum. Le maltose se trouve dans les graines de céréales germées. Le maltose est également formé par hydrolyse incomplète de l'amidon..

Cellobiose - 4- (β-glucosido) -glucose, un disaccharide constitué de deux résidus glucose liés par une liaison β-glucoside; unité de base en cellulose.

Le cellobiose est caractérisé par des réactions impliquant le groupe aldéhyde (semi-acétal) et les groupes hydroxyle; il peut former des glycosides avec des alcools, des amines et d'autres monosaccharides. Lors de l'hydrolyse acide ou sous l'action de l'enzyme β-glucosidase se décompose avec la formation de 2 molécules de glucose:

Obtenez l'hydrolyse enzymatique cellobiose de la cellulose. La forme libre de la cellobiose est contenue dans la sève de certains arbres..

Le cellobiose est formé par hydrolyse enzymatique de la cellulose par des bactéries qui vivent dans le tractus gastro-intestinal des ruminants. Ensuite, le cellobiose est clivé par l'enzyme bactérienne β-glucosidase (cellobiase) en glucose, ce qui assure l'assimilation par les ruminants de la partie cellulosique de la biomasse.

22. Homo- et hétéropolysaccharides. La structure, les propriétés et l'importance de l'amidon, du glycogène et des fibres. Dextrans. Chitine. Substances pectiques. Acide hyaluronique.

Dans l'industrie, les dextrans sont obtenus en cultivant des bactéries productrices (Leuconostoc mesenteroides, Leuconostoc dextranicum) sur un milieu contenant du sucre sous l'action de l'enzyme sucre dextran. La synthèse de polysaccharide dans des conditions cultivées se déroule de manière similaire à la biosynthèse dans des conditions naturelles. Le saccharose est décomposé en glucose et fructose. Le fructose est fermenté avec formation d'acides lactique et acétique, de mannitol et de dioxyde de carbone. Le glucose polymérise en dextrane. Le dextrane est isolé de la biomasse bactérienne par précipitation avec des solvants organiques. Le produit résultant est purifié des impuretés par dissolution répétée dans l'eau, puis reprécipitation avec du méthanol ou de l'alcool éthylique. Dextran purifié fractionné.

Structure chimique et structure moléculaire

Le dextrane est un homopolysaccharide ramifié dont la chaîne macromoléculaire est construite à partir d'unités de D-glucopyranose résiduel. Les liaisons de la partie linéaire de la molécule sont reliées principalement par des liaisons (1 → 6) -glycosides. Un petit nombre de maillons de la chaîne principale peuvent être reliés par des liaisons (1 → 3) -glycosides. Dans certains dextrans (relativement rares), les liens des résidus α-D-glucopyranose de la chaîne linéaire sont reliés par des liaisons glycosidiques alternées (1 → 6) et (1 → 3).

Les chaînes latérales sont attachées à la partie linéaire de la macromolécule de dextrane par des liaisons glycosides a- (1 → 2) -, a- (1 → 3) - et a- (1 → 4). Les chaînes latérales consistent en un, ou deux ou trois résidus a-D-glucose reliés par des liaisons a- (1 → 6) -glycosidiques. Les chaînes latérales plus longues dans la structure des macromolécules de dextrane sont relativement rares. La formule structurelle du fragment de macromolécule de dextrane est représentée sur la figure 1.

Les dextrans sont hydrolysés par des acides et des enzymes spécifiques, les dextranglucosidases. Avec une hydrolyse complète, du D-glucose se forme (Fig.2).

La dépolymérisation partielle du dextrane par hydrolyse acide douce, irradiation par ondes ultrasonores ou traitement thermique produit des polysaccharides de poids moléculaire inférieur par rapport au matériau de départ (obtenu par la méthode biotechnologique). Le fractionnement de ces produits sécrète des polysaccharides dont le poids moléculaire est proche du poids moléculaire des protéines sanguines - 40 - 70 kDa. Les solutions cliniques de dextran de ces produits sont utilisées comme substituts sanguins..

Le dextrane est quantifié par le produit final d'une hydrolyse acide et enzymatique complète, c'est-à-dire en utilisant des réactions spécifiques à la détermination du glucose (Fig.3).

Le dextrane entre dans la réaction de réticulation sous l'action de divers agents de réticulation (résines, épichlorhydrine, etc.). Le dextrane réticulé avec l'épichlorhydrine est appelé sephadex..

Les dextrans sont utilisés en agriculture pour le traitement spécial des semences, dans les industries alimentaires, textiles et papetières. Les dérivés du dextrane sont largement utilisés: éthers - dans l'industrie textile, réticulés (Sephadexes) - comme tamis moléculaires et sorbants en gel, échange d'ions et chromatographie hydrophobe, ainsi qu'en électrophorèse.

Les dextrans sont largement utilisés en médecine comme substituts sanguins pour les pertes sanguines importantes et dans le traitement des chocs traumatiques et des brûlures. Le sulfate de dextrane, qui est utilisé comme anticoagulant sanguin (substitut d'héparine), est particulièrement important..

Dans leur forme naturelle, les chitines de différents organismes diffèrent quelque peu dans leur composition et leurs propriétés. Le poids moléculaire de la chitine atteint 260 000.

Lorsqu'il est chauffé avec des solutions concentrées d'acides minéraux (chlorhydrique ou sulfurique), une hydrolyse se produit, entraînant la formation de monomères de N-acétylglucosamine.

Avec un chauffage prolongé de la chitine avec des solutions alcalines concentrées, la N-désacétylation se produit et le chitosane se forme.

Les enzymes qui clivent la liaison β (1 → 4) -glycoside dans une molécule de chitine sont appelées chitinases..

Les substances pectiques sont des composés constitués principalement d'acide polygalacturonique méthoxylé. Les résidus d'acide galacturonique sont reliés par une liaison glycosidique a-1,4. Avec la cellulose, l'hémicellulose et la lignine, les substances pectiques forment les parois cellulaires des plantes, étant un matériau de cimentage de ces parois, combinent les cellules en un seul ensemble dans un organe particulier des plantes.

Il existe trois principaux groupes de substances pectiques: les protopectines, l'acide pectique, les pectates, la pectine.

Pour toutes les substances de pectine insolubles, il existe un nom commun - protopectine. Le composant structurel principal de la protopectine est l'acide galacturonique, qui constitue la chaîne principale; l'arabinose, le galactose et le rhamnose font partie des chaînes latérales. Une partie des groupes acides de l'acide galacturonique est estérifiée avec de l'alcool méthylique.

En général, la structure de la protopectine peut être représentée schématiquement:

La protopectine est facilement clivée par l'enzyme protopectinase, se transformant en une forme soluble - la pectine.

La pectine est une substance soluble dans l'eau exempte de cellulose et d'hémicelluloses et constituée de résidus d'acide polygalacturonique partiellement ou complètement méthoxylés (voir ci-dessus pour un fragment de la structure).

La pectine contient 100-200 résidus d'acide D-galacturonique. Il est difficile de déterminer le degré de méthoxylation, car les liaisons éther se brisent lors de l'extraction.

Pendant la maturation et le stockage des fruits, les formes insolubles de pectine sont converties en formes solubles. Ce phénomène est associé à un ramollissement des fruits..

L'acide pectique est une chaîne constituée de résidus d'acide D-galacturonique. Les sels d'acides pectiques (le plus souvent Ca ou Mg) sont appelés pectates. La plupart des acides pectiques contiennent de 5 à 100 de ces résidus..

Les substances pectiques se trouvent en grande quantité dans les baies, les fruits et les tubercules. Une propriété importante des substances pectiques est leur capacité de gélification, c'est-à-dire la capacité de former de fortes gelées en présence d'une grande quantité de sucre (65-70%). L'hydrolyse partielle des esters méthyliques entraîne une diminution de la capacité de gélification. L'acide pectique n'est pas capable de former de la gelée en présence de sucre. Par conséquent, dans la production industrielle de substances pectiques, le processus d'isolement de la pectine doit être effectué de manière à éviter l'hydrolyse des groupes méthoxy, provoquant une diminution de la capacité de gélification.

La capacité de gélification des substances pectiques est basée sur leur utilisation en tant que composant gélifiant dans l'industrie de la confiserie pour la production de confitures, marmelades, bonbons, gelées, confitures, ainsi que dans l'industrie de la conserve et de la boulangerie.

Les substances pectiques jouent un rôle négatif dans l'industrie alimentaire. Dans la production de sucre de betterave, l'acide pectique et la pectine des chips de betterave sont convertis en jus de diffusion, dans lequel, lors d'une purification supplémentaire avec du lait de chaux, des pectates de calcium se forment, entraînant une forte augmentation de la viscosité du jus purifié, ce qui rend le filtrage difficile.

Les pectines sont décomposées sous l'action d'un certain nombre d'enzymes: protopectinases, pectines estérases, polygalacturonases.

Schématiquement, l'hydrolyse enzymatique de la protopectine peut être représentée comme suit:

L'hydrolyse enzymatique de la pectine peut se faire avec la participation de deux enzymes: la pectine estérase et la polygalacturonase.

Acide polygalacturonique méthoxylé

Les pectines estérases éliminent les groupes méthyle en hydrolysant les liaisons esters adjacentes aux groupes carboxyle libres, c'est-à-dire il y a une réaction:

pectine + n N2O ® n méthanol + pectine (moins estérifiée)

Ainsi, les substances pectiques sont responsables du contenu de la substance toxique méthanol dans les jus de fruits, les vins de fruits

La polygalacturonase catalyse le clivage de la liaison α- (1-4) -glycoside formée par l'acide galacturonique non estérifié..

Les préparations contenant des enzymes qui hydrolysent les substances pectiques sont généralement obtenues à partir de divers moules. Ces médicaments sont utilisés dans l'industrie alimentaire pour clarifier les jus de fruits et augmenter leur rendement, ainsi que pour alléger les vins de fruits et de raisins, qui contiennent généralement une grande quantité de pectine soluble, ce qui rend le filtrage difficile et entraîne une transparence insuffisante des vins..

L'acide hyaluronique est un composant important du cartilage articulaire, dans lequel il est présent sous la forme d'une membrane de chaque cellule (chondrocyte)

Usage médical

Le fait que l'acide hyaluronique fasse partie de nombreux tissus (peau, cartilage, corps vitré), détermine son utilisation dans le traitement des maladies associées à ces tissus (cataractes, arthrose, etc.): endoprothèses du liquide synovial; environnement chirurgical pour la chirurgie ophtalmique; préparations (Restylane, Juviderm, Zfill, Adoderm) pour le lissage doux des tissus et le comblement des rides (y compris les injections intradermiques) en chirurgie esthétique. L'acide hyaluronique est capable, selon les prévisions scientifiques associées à la recherche à l'Université de Haïfa, de former la base de nouveaux médicaments anticancéreux efficaces.

Amines. Amines primaires, secondaires, tertiaires et bases d'ammonium quaternaire. La nature fondamentale des amines. Réactions d'acylation et d'alkylation. Le concept de diamines. Amines biogènes. Alcools aminés.

Acylation

Les méthodes utilisées pour l'acylation peuvent être principalement réparties dans les groupes suivants: chauffage d'amines avec des acides, réaction d'amines avec des chlorures d'acide, des bromures ou des anhydrides d'acide et réaction d'amines avec des esters, ou même avec des amides d'acide, ce qui donne généralement des résultats moins bons.

La première de ces méthodes consiste à chauffer l'amine avec un excès d'acide carboxylique correspondant.

De manière similaire, des homologues supérieurs d'acétanilide sont obtenus. Cette méthode est souvent utilisée pour identifier les acides monobasiques. Il est intéressant de noter que l'acide formique est beaucoup plus facile que ses homologues à se convertir en formamides substitués par cette méthode. Le formanilide se forme facilement en chauffant de l'acide formique aqueux à 50% avec de l'aniline..

Pour l'acétylation des amines, il est également recommandé d'utiliser de l'acide thioacétique. L'avantage de cette méthode est que l'acétylation de l'aniline et de ses homologues se déroule dans ce cas à froid. La réaction se déroule avec la libération de sulfure d'hydrogène..

Une méthode plus commode et plus courante pour produire des amines acylées est l'utilisation de chlorures ou d'anhydrides d'acide. Le chlorure d'acide réagit avec l'excès d'amine pour former un dérivé acylé et du chlorhydrate d'amine.

La séparation du sel d'acide chlorhydrique du dérivé d'amine acylée est basée sur leurs différentes solubilités. Typiquement, la réaction est effectuée dans un solvant dans lequel le sel d'amine est insoluble. De plus, si l'amine acylée est insoluble dans l'eau, le chlorhydrate peut être facilement éliminé en lavant le mélange réactionnel avec de l'eau.

Alkylation

La réaction se déroule selon le mécanisme nucléophile de substitution..
Des amines primaires, secondaires, tertiaires et des sels d'alkylamine se forment.

Saccharose. Sa structure, ses propriétés chimiques, sa relation avec l'hydrolyse

Saccharose C12H22OOnze, ou le sucre de betterave, le sucre de canne, dans la vie quotidienne juste du sucre - un disaccharide du groupe des oligosaccharides, composé de deux monosaccharides - α-glucose et β-fructose.

Propriétés chimiques du saccharose

Une propriété chimique importante du saccharose est la capacité de subir une hydrolyse (lorsqu'il est chauffé en présence d'ions hydrogène).

Étant donné que le lien entre les résidus de monosaccharides dans le saccharose est formé en raison des deux hydroxyles glycosidiques, il n'a pas de propriétés réductrices et ne donne pas la réaction d'un «miroir d'argent». Le saccharose conserve les propriétés des alcools polyhydriques: il forme des sucres hydrosolubles avec les hydroxydes métalliques, en particulier l'hydroxyde de calcium. Cette réaction est utilisée pour isoler et purifier le saccharose dans les sucreries, dont nous parlerons plus tard.

Lorsqu'une solution aqueuse de saccharose est chauffée en présence d'acides forts ou sous l'action de l'enzyme invertase, ce disaccharide est hydrolysé pour former un mélange de quantités égales de glucose et de fructose. Cette réaction est l'opposé de la formation de saccharose à partir de monosaccharides:

Le mélange résultant est appelé sucre inverti et est utilisé pour la production de caramel, édulcorants, pour empêcher la cristallisation du saccharose, la production de miel artificiel, la production d'alcools polyhydriques.

Attitude face à l'hydrolyse

L'hydrolyse du saccharose est facilement contrôlée à l'aide d'un polarimètre, car la solution de saccharose a une rotation à droite, et le mélange résultant de D-glucose et de D-fructose a une rotation à gauche en raison de la valeur dominante de la rotation à gauche du D-fructose. Par conséquent, à mesure que l'hydrolyse du saccharose, l'angle de rotation droit diminue progressivement, passe par la valeur zéro, et à la fin de l'hydrolyse, la solution contenant des quantités égales de glucose et de fructose acquiert une rotation gauche stable. À cet égard, le saccharose hydrolysé (un mélange de glucose et de fructose) est appelé sucre inverti, et le processus d'hydrolyse lui-même est appelé inversion (du latin inversia - inversion, réarrangement).

La structure du maltose et du cellobiose. Attitude face à l'hydrolyse

Maltose et amidon. Composition, structure et propriétés. Attitude face à l'hydrolyse

Propriétés physiques

Le maltose est facilement soluble dans l'eau, a un goût sucré. Le poids moléculaire du maltose est de 342,32. Point de fusion du maltose - 108 (anhydre).

Propriétés chimiques

Le maltose est un sucre réducteur, car il a un groupe hydroxyle semi-acétal non substitué..

Lors de l'ébullition du maltose avec de l'acide dilué et sous l'action de l'enzyme, le maltose s'hydrolyse (deux molécules de glucose C se forment6H12O6).

Amidon (C6HdixO5)n les polysaccharides d'amylose et d'amylopectine, dont le monomère est l'alpha glucose. L'amidon, synthétisé par différentes plantes dans les chloroplastes, sous l'influence de la lumière lors de la photo-synthèse, diffère quelque peu dans la structure des grains, le degré de polymérisation des molécules, la structure des chaînes polymères et les propriétés physico-chimiques.

Saccharose

Le saccharose est un composé organique formé par les résidus de deux monosaccharides: le glucose et le fructose. On le trouve dans les plantes chlorophylliennes, la canne à sucre, les betteraves, le maïs.

Voyons plus en détail ce que c'est.

Propriétés chimiques

Le saccharose est formé en détachant une molécule d'eau des résidus glycosidiques de saccharides simples (sous l'influence d'enzymes).

La formule structurelle du composé est C12H22O11.

Le disaccharide est soluble dans l'éthanol, l'eau, le méthanol, insoluble dans l'éther diéthylique. Le chauffage du composé au-dessus du point de fusion (160 degrés) conduit à la caramélisation de la masse fondue (décomposition et coloration). Fait intéressant, sous un éclairage ou un refroidissement intense (avec de l'air liquide), la substance présente des propriétés phosphorescentes.

Le saccharose ne réagit pas avec les solutions de Benedict, Feling, Tollens et ne présente pas de propriétés cétoniques et aldéhydiques. Cependant, lorsqu'il interagit avec l'hydroxyde de cuivre, l'hydrate de carbone «se comporte» comme un alcool polyhydrique, formant des sucres métalliques bleu vif. Cette réaction est utilisée dans l'industrie alimentaire (sucreries) pour isoler et purifier les substances «sucrées» des impuretés.

Lorsqu'une solution aqueuse de saccharose est chauffée dans un environnement acide, en présence d'une enzyme invertase ou d'acides forts, le composé est hydrolysé. Le résultat est un mélange de glucose et de fructose, appelé sucre inerte. L'hydrolyse du disaccharide s'accompagne d'un changement du signe de rotation de la solution: du positif au négatif (inversion).

Le liquide résultant est utilisé pour sucrer les aliments, obtenir du miel artificiel, empêcher la cristallisation des glucides, créer de la mélasse caramélisée et produire des alcools polyhydriques..

Les principaux isomères d'un composé organique ayant une formule moléculaire similaire sont le maltose et le lactose.

Métabolisme

Le corps des mammifères, y compris les humains, n'est pas adapté à l'assimilation du saccharose sous sa forme pure. Par conséquent, lorsqu'une substance pénètre dans la cavité buccale, sous l'influence de la salive amylase, l'hydrolyse commence.

Le cycle principal de la digestion du saccharose se produit dans l'intestin grêle, où, en présence de l'enzyme saccharose, le glucose et le fructose sont libérés. Après cela, les monosaccharides, à l'aide de protéines porteuses (translocases) activées par l'insuline, sont délivrés aux cellules du tractus intestinal par diffusion facilitée. Parallèlement à cela, le glucose pénètre dans la muqueuse de l'organe par le transport actif (en raison du gradient de concentration des ions sodium). Fait intéressant, le mécanisme de sa livraison à l'intestin grêle dépend de la concentration de la substance dans la lumière. Avec un contenu significatif du composé dans l'organe, le premier schéma de «transport» «fonctionne», et avec un petit contenu, le second.

Le principal monosaccharide des intestins au sang est le glucose. Après son absorption, la moitié des glucides simples sont transportés par la veine porte vers le foie, et le reste pénètre dans la circulation sanguine par les capillaires des villosités intestinales, où il est ensuite extrait par les cellules des organes et des tissus. Après pénétration, le glucose est décomposé en six molécules de dioxyde de carbone, à la suite desquelles un grand nombre de molécules d'énergie (ATP) sont libérées. Les saccharides restants sont absorbés dans l'intestin en facilitant la diffusion.

Avantage et besoin quotidien

Le métabolisme du saccharose s'accompagne de la libération d'acide adénosine triphosphorique (ATP), qui est le principal «fournisseur» d'énergie pour l'organisme. Il soutient les cellules sanguines normales, l'activité vitale des cellules nerveuses et des fibres musculaires. De plus, la portion non réclamée de saccharide est utilisée par le corps pour construire des structures de glycogène, de graisse et de protéine - carbone. Fait intéressant, la dégradation prévue du polysaccharide stocké fournit une concentration stable de glucose dans le sang.

Étant donné que le saccharose est un glucide "vide", la dose quotidienne ne doit pas dépasser un dixième des kilocalories consommées.

Pour maintenir la santé, les nutritionnistes recommandent de limiter la consommation de bonbons aux normes de sécurité suivantes par jour:

  • pour les nourrissons de 1 à 3 ans - 10 - 15 grammes;
  • pour les enfants de moins de 6 ans - 15 - 25 grammes;
  • pour les adultes de 30 à 40 grammes par jour.

N'oubliez pas que la «norme» fait référence non seulement au saccharose sous sa forme pure, mais également au sucre «caché» contenu dans les boissons, les légumes, les baies, les fruits, les confiseries et les pâtisseries. Par conséquent, il est préférable pour les enfants de moins d'un an et demi d'exclure un produit de l'alimentation.

La valeur énergétique de 5 grammes de saccharose (1 cuillère à café) est de 20 kilocalories.

Signes d'un manque de composé dans le corps:

  • état dépressif;
  • apathie;
  • irritabilité;
  • vertiges;
  • migraine;
  • fatigabilité rapide;
  • fonction cognitive diminuée;
  • chute de cheveux;
  • épuisement nerveux.

Le besoin en disaccharide augmente avec:

  • activité cérébrale intense (due à la dépense d'énergie pour maintenir le passage d'une impulsion le long de l'axone des fibres nerveuses - dendrite);
  • charge toxique sur le corps (le saccharose remplit une fonction de barrière, protégeant les cellules du foie avec des acides glucuronique et sulfurique appariés).

Rappelez-vous, l'augmentation du taux quotidien de saccharose est importante avec une extrême prudence, car les substances en excès dans le corps sont lourdes de troubles fonctionnels du pancréas, de pathologies des organes cardiovasculaires et d'apparition de caries.

Dommages au saccharose

Au cours de l'hydrolyse du saccharose, en plus du glucose et du fructose, des radicaux libres se forment qui bloquent l'action des anticorps protecteurs. Les ions moléculaires «paralysent» le système immunitaire humain, ce qui rend le corps vulnérable à l'invasion d '«agents» étrangers. Ce phénomène sous-tend le déséquilibre hormonal et le développement de troubles fonctionnels..

Effets négatifs du saccharose sur le corps:

  • provoque une violation du métabolisme minéral;
  • «Bombarde» l'appareil insulaire du pancréas, provoquant des pathologies organiques (diabète, prédiabète, syndrome métabolique);
  • réduit l'activité fonctionnelle des enzymes;
  • déplace le cuivre, le chrome et les vitamines B du corps, augmentant le risque de développer la sclérose, la thrombose, la crise cardiaque et les pathologies des vaisseaux sanguins;
  • réduit la résistance aux infections;
  • acidifie le corps, provoquant l'apparition d'une acidose;
  • perturbe l'absorption du calcium et du magnésium dans le tube digestif;
  • augmente l'acidité du suc gastrique;
  • augmente le risque de colite ulcéreuse;
  • potentialise l'obésité, le développement d'infestations parasitaires, l'apparition d'hémorroïdes, l'emphysème pulmonaire;
  • augmente le niveau d'adrénaline (chez les enfants);
  • provoque une exacerbation de l'ulcère gastrique, 12 - ulcère duodénal, appendicite chronique, crises d'asthme;
  • augmente le risque d'ischémie cardiaque, d'ostéoporose;
  • potentialise l'apparition de caries, de maladie parodontale;
  • provoque une somnolence (chez les enfants);
  • augmente la pression systolique;
  • provoque des maux de tête (dus à la formation de sels d'acide urique);
  • «Pollue» le corps, provoquant la survenue d'allergies alimentaires;
  • viole la structure des protéines, et parfois des structures génétiques;
  • provoque une toxicose chez les femmes enceintes;
  • modifie la molécule de collagène, potentialisant l'apparition des premiers cheveux gris;
  • aggrave l'état fonctionnel de la peau, des cheveux et des ongles.

Si la concentration de saccharose dans le sang est supérieure aux besoins du corps, l'excès de glucose est converti en glycogène, qui se dépose dans les muscles et le foie. Dans ce cas, un excès de matière dans les organes potentialise la formation d'un «dépôt» et conduit à la transformation du polysaccharide en composés gras.

Comment minimiser les méfaits du saccharose?

Étant donné que le saccharose potentialise la synthèse de l'hormone de la joie (sérotonine), la consommation d'aliments sucrés conduit à la normalisation de l'équilibre psycho-émotionnel d'une personne.

Dans ce cas, il est important de savoir neutraliser les propriétés nocives du polysaccharide.

  1. Remplacez le sucre blanc par des bonbons naturels (fruits secs, miel), sirop d'érable, stévia naturelle.
  2. Exclure les aliments riches en glucose de votre menu quotidien (gâteaux, bonbons, gâteaux, biscuits, jus de fruits, boissons en magasin, chocolat blanc).
  3. Assurez-vous que les produits achetés ne contiennent pas de sucre blanc, de sirop d'amidon.
  4. Utilisez des antioxydants qui neutralisent les radicaux libres et préviennent les dommages au collagène par les sucres complexes. Les antioxydants naturels comprennent les canneberges, les mûres, la choucroute, les agrumes et les herbes. Parmi les inhibiteurs de la série des vitamines, il y a: le bêta-carotène, le tocophérol, le calcium, l'acide L-ascorbique, les biflavanoïdes.
  5. Mangez deux amandes après un repas sucré (pour réduire le taux d'absorption du saccharose dans le sang).
  6. Boire un litre et demi d'eau propre par jour.
  7. Rincez-vous la bouche après chaque repas.
  8. Faire du sport. L'activité physique stimule la libération de l'hormone naturelle de la joie, à la suite de laquelle l'humeur augmente et l'envie de manger des aliments sucrés diminue.

Pour minimiser les effets nocifs du sucre blanc sur le corps humain, il est recommandé de privilégier les édulcorants..

Ces substances, selon l'origine, sont divisées en deux groupes:

  • naturel (stévia, xylitol, sorbitol, mannitol, érythritol);
  • artificiel (aspartame, saccharine, acésulfame potassium, cyclamate).

Lors du choix des édulcorants, il est préférable de privilégier le premier groupe de substances, car les avantages du second ne sont pas pleinement compris. Dans ce cas, il est important de se rappeler que l'abus d'alcools sucrés (xylitol, mannitol, sorbitol) est lourd de diarrhée.

Sources naturelles

Les sources naturelles de saccharose «pur» sont les tiges de canne à sucre, les racines de betteraves sucrières, le jus de cocotier, l'érable canadien, le bouleau.

De plus, le germe de semence de certaines céréales (maïs, sucre de sorgho, blé) est riche en composé. Considérez quels aliments contiennent un polysaccharide «sucré».

Tableau n ° 1 "Sources de saccharose"
Nom du produitTeneur en saccharose pour 100 grammes de matière première alimentaire, grammes
Sucre blanc (betterave)99,9
Cassonade (canne, érable)85
Mon chéri79,8
Biscuits de pain d'épice, marmelade71 - 76
Dattes, pastille de pomme70
Pruneaux, raisins secs (raisins secs)66
Kaki65
Figues (séchées)64
Raisins (muscat, raisins secs)61
Néflier60,5
Irga60
Maïs (sucré, congelé, blanc)8.5
Mangue (fraîche)7
Pistaches (crues)6.8
Mandarines, clémentines, ananas (variétés sucrées)6
Abricots, noix de cajou (crus)5.8
Pois verts (frais)5
Nectarines, pêches, prunes4.7
Melon4,5
Carotte (fraîche)3,5
Pamplemousse3,5
Des haricots3.3
Feijoa3
Bananes, curcuma (épices)2,3
Pommes, poires (variétés douces)2
Cassis, fraise1,2
Noix, oignons (frais)1
Tomates0,7
Groseilles à maquereau, potiron, pommes de terre, cerises0,6
Framboise0,5
Cerise0,3

De plus, du saccharose en petites quantités (moins de 0,4 gramme pour 100 grammes de produit) se trouve dans toutes les plantes contenant de la chlorophylle (herbes, baies, fruits, légumes).

Production de saccharose

Pour extraire ce glucide à l'échelle industrielle, des méthodes d'exposition physiques et mécaniques sont utilisées..

Considérez la fabrication du saccharose de betterave (sucre blanc)

  1. Les betteraves à sucre raffinées sont broyées dans des trancheuses à betteraves mécaniques.
  2. Les matières premières hachées sont placées dans des diffuseurs, puis de l'eau chaude y passe. En conséquence, 90 à 95% de saccharose est éliminé par lavage des betteraves..
  3. La solution résultante est traitée avec du lait de chaux (pour précipiter les impuretés). Au cours de la réaction de l'hydroxyde de calcium avec les acides organiques contenus dans la solution, des sels de calcium peu solubles se forment et, lors de l'interaction avec le saccharose, du sucre de calcium soluble.
  4. Pour précipiter l'hydroxyde de calcium, le dioxyde de carbone passe à travers une solution «douce».
  5. Après cela, il est filtré, puis évaporé dans des aspirateurs - appareil. Sucre isolé - cru a une teinte jaune, car il contient des substances colorantes.
  6. Pour éliminer les impuretés, le saccharose est redissous dans l'eau, puis la solution est passée à travers du charbon actif.
  7. Le mélange "pur" est réévaporé dans des appareils à vide. Le résultat est du sucre (blanc) raffiné.
  8. Le produit résultant est soumis à une cristallisation par centrifugation ou division de "têtes de sucre" compactes en petits morceaux.

Une solution brune (mélasse), qui reste après l'extraction du saccharose, est utilisée pour produire de l'acide citrique.

Domaines d'application

  1. Industrie alimentaire. Le disaccharide est utilisé comme produit alimentaire indépendant (sucre), conservateur (à fortes concentrations), composant de produits culinaires, boissons alcoolisées, sauces. De plus, le miel artificiel est obtenu à partir de saccharose..
  2. Biochimie. Le polysaccharide est utilisé comme substrat dans la préparation (fermentation) du glycérol, de l'éthanol, du butanol, du dextrane, des acides lévulinique et citrique.
  3. Pharmacologie. Le saccharose (de canne à sucre) est utilisé dans la fabrication de poudres, de médicaments, de sirops, y compris pour les nouveau-nés (pour donner un goût sucré ou une conservation).

De plus, le saccharose en combinaison avec des acides gras est utilisé comme détergents non ioniques (substances qui améliorent la solubilité dans les milieux aqueux) dans l'agriculture, la cosmétologie et dans la création de détergents.

Conclusion

Le saccharose est un glucide «sucré» formé dans les fruits, les tiges et les graines des plantes lors de la photosynthèse..

À son entrée dans le corps humain, le disaccharide se décompose en glucose et en fructose, libérant une grande quantité de ressources énergétiques.

Sucrose leaders - canne à sucre, jus d'érable canadien, betteraves à sucre.

En quantités modérées (20 à 40 grammes par jour), la substance est utile pour le corps humain, car elle active le cerveau, fournit de l'énergie aux cellules, protège le foie des toxines. Cependant, l'abus de saccharose, en particulier dans l'enfance, conduit à l'apparition de troubles fonctionnels, d'insuffisance hormonale, d'obésité, de carie dentaire, de maladie parodontale, d'état prédiabétique, d'infestations parasitaires. Par conséquent, avant de prendre le produit, y compris l'introduction de bonbons dans les préparations pour nourrissons, il est conseillé d'évaluer quels sont ses avantages et ses inconvénients.

Pour minimiser les dommages à la santé, le sucre blanc est remplacé par de la stévia, du sucre non raffiné - brut, du miel, du fructose (sucre de fruit), des fruits secs.

Propriétés chimiques des polysaccharides

Les glucides

Glucides - substances organiques contenant des groupes carbonyle et plusieurs groupes hydroxyle dans les molécules, ainsi que leurs dérivés et produits de condensation.

Les glucides combinent une variété de composés - du bas poids moléculaire, composé de plusieurs atomes (x = 3), aux polymères [CX(N2À PROPOS)à]n avec un poids moléculaire de plusieurs millions.

Classification des glucides (en fonction du nombre de molécules de monosaccharides formées lors de l'hydrolyse acide des glucides):

1. Monosaccharides (ne subissent pas d'hydrolyse): trioses, tétroses, pentoses (ribose C5NdixÀ PROPOS5, désoxyribose C5NdixÀ PROPOS4), hexoses (glucose, fructose - C6N12À PROPOS6)

2. Disaccharides (constitués de deux résidus de molécules monosaccharides): saccharose, maltose, lactose

3. Polysaccharides (composés d'un grand nombre de résidus de molécules monosaccharides): amidon, glycogène, cellulose, chitine

Monosaccharides

Les formules moléculaires du glucose et du fructose sont les mêmes: C6N12À PROPOS6. Par conséquent, le fructose et le glucose sont des isomères structuraux. Les formules structurelles des molécules de ces monosaccharides sont présentées ci-dessous:

Avec les formes linéaires (ouvertes) données, le glucose et le fructose existent sous les formes cycliques α et β. Ces formes sont formées en raison de l'interaction des groupes carbonyle et carboxyle:

Propriétés physiques et chimiques du glucose et du fructose

Le glucose (sucre de raisin) est une substance cristalline incolore, facilement soluble dans l'eau, douce au goût. Le fructose est le monosaccharide le plus doux, environ la moitié de la douceur du glucose.

Les propriétés chimiques du glucose sont dues à la présence dans la molécule du groupe aldéhyde et de cinq groupes hydroxyle.

Propriétés du saccharose

Le saccharose subit une hydrolyse. Le saccharose est hydrolysé plus facilement que les autres disaccharides. Cela est dû au fait que le reste du fructose est sous forme de furanose. Les solutions de saccharose ne présentent pas de muturotation. Pendant l'hydrolyse, le saccharose se transforme en un mélange de quantités égales de glucose et de fructose. Le fructose est caractérisé par une rotation à gauche plus forte que la rotation à droite du glucose, de sorte que la solution de saccharose hydrolysé a une rotation à gauche. Dans le cadre du changement dans le processus d'hydrolyse de la rotation droite de la solution à l'hydrolyse gauche du saccharose, il a été appelé inversion (inversion - inversion). Un mélange de quantités égales de glucose et de fructose résultant de l'inversion du saccharose est appelé sucre inverti. Le sucre inverti naturel est le miel, qui se compose principalement de glucose et de fructose. Le saccharose est un alcool polyhydrique. Comme les monosaccharides, une solution d'hydroxyde de cuivre (II) avec formation de taches bleues de sucre de cuivre, et forme également des esters simples et complexes.

L'activité physiologique des composés hétérocycliques, leur structure et leur rôle biologique

Les composés hétérocycliques sont des composés dont le cycle contient, en plus de l'atome de carbone, d'autres atomes (N, O, S) appelés hétéroatomes. En général, on peut affirmer que les hétérocycles insaturés à cinq et six chaînons possèdent des propriétés aromatiques et sont capables d'entrer dans une réaction de substitution électrophile comme les arènes et leurs dérivés. Cependant, comme les hétéroatomes électronégatifs s'accumulent dans l'hétérocycle, par exemple, dans les hétérocycles à six chaînons avec deux atomes d'azote, la capacité d'entrer dans des réactions de substitution électrophile diminue fortement, mais la capacité de réactions de substitution nucléophile augmente simultanément..

De nombreux composés hétérocycliques jouent un rôle important en biologie, médecine et agriculture. Ils font partie des produits naturels les plus importants: matières colorantes du sang et des plantes (hémium et chlorophylle), acides nucléiques, nombreuses vitamines, antibiotiques et alcaloïdes (les alcaloïdes comprennent des substances hétérocycliques azotées d'origine végétale: une grande partie des alcaloïdes sont des composés biologiquement actifs). On peut dire sans exagération que presque toute la chimie pharmacologique est la chimie des composés hétérocycliques.

Classification des composés hétérocycliques

La classification est basée sur deux caractéristiques:

1. le nombre d'atomes dans l'hétérocycle (composés hétérocycliques à trois, quatre, cinq, six membres)

2. nombre d'hétéroatomes (un, deux ou plus)

Nomenclature: les composés hétérocycliques portent le plus souvent des noms triviaux. De tous les composés hétérocycliques, les composés hétérocycliques à cinq chaînons sont de la plus grande importance. La haute stabilité de l'anneau hétérocyclique, qui dans la plupart des cas ne change pas pendant les transformations chimiques, est typique pour eux..

1er groupe: Hétérocycles à 5 chaînons avec 1 hétéroatome

Le pyrrole est une base faible, acidophobe, répandue dans la nature

Indole (benzopyrrole). Il se produit dans la nature sous la forme de divers composés ayant une activité biologique, y compris le tryptophane, un acide aminé qui fait partie des protéines.

Dans le corps, le tryptophane subit une variété de transformations métaboliques avec la formation d'un certain nombre de composés impliqués dans les processus de la vie. Lorsqu'il est hydroxylé, le tryptophane est converti en 5-hydroxytryptophane, qui, lorsqu'il est carboxylé, est converti en sérotonine (amine biogénique).

Sérotonine - un médiateur des processus nerveux dans le système nerveux central.

Lorsque le tryptophane est décarboxylé, de la tryptamine se forme. La tryptamine, lors de la désamination oxydative, est convertie en acide indolylacétique, qui est un promoteur de croissance des plantes. S'il se forme dans le corps animal, il est excrété dans l'urine. Son contenu est augmenté dans les tumeurs malignes. Lors de la décarboxylation de l'acide indolylacétique, le scatol se forme, qui se transforme ensuite en indole. Le skatol et l'indole sont oxydés en scatoxyle et indoxyle, qui sont neutralisés dans le foie et excrétés dans l'urine sous la forme d'un animal indan. La quantité d'indicane dans l'urine est utilisée pour évaluer le taux de décomposition des protéines dans l'intestin et l'état fonctionnel du foie.

Quatre anneaux perrol forment un système conjugué cyclique: appelé paraffine, qui fait partie de la chlorophylle, de l'hémoglobine, des cytochromes.

L'hémoglobine des globules rouges comprend: a) l'hème et b) la protéine de globine soluble dans l'eau.

1. quatre cycles de perrol

2. quatre ponts de méthine (-CH)

3.quatre radical méthyle (-CH3)

4. deux radicaux d'un ionyle (-CH = CH2)

5. deux résidus d'acide propionique (-CH2-CH2-COOH)

6. ion fer (II) (Fe 2+)

La molécule d'hémoglobine est un complexe de coordination naturel. L'atome de fer dans la gemme a une configuration octaédrique, c'est-à-dire le fer est à six coordonnées. L'ion Fe 2+ est situé au centre d'un carré plat de porphyrine et est lié aux quatre atomes d'azote des anneaux perrol. Le cinquième ligand est le résidu de l'acide aminé histidine, avec l'atome d'azote dont l'atome de fer est coordonné. La sixième place de coordination est occupée par l'oxygène. Le rôle biologique de l'hémoglobine est le transfert d'oxygène dans le corps animal à partir des tissus légers.

En plus de l'oxygène, la sixième place de coordination est occupée par d'autres ligands. En particulier, l'effet du monoxyde de carbone (II) en tant que poison respiratoire est dû au fait qu'il se lie beaucoup plus fortement à l'ion Fe 3+ et que l'hème se transforme en cristaux rouges forts en hémine contenant un ion chlore. Dans l'hémine, l'ion Fe 3+ est complexé avec quatre atomes d'azote des résidus perrol et ioniquement avec l'anion chlore. Cette réponse de qualité est utilisée en médecine légale..

2e groupe: hétérocycles à 5 chaînons avec 2 hétéroatomes

L'imidazole est une base plus forte que le pyrrole. L'anneau d'imidazole fait partie de substances biologiquement importantes - les bases puriques, certains acides aminés et alcaloïdes.

Thiazole - est à la base de nombreux médicaments et participe à la formation de thiamine (vitamine B1).

3e groupe: hétérocycles à 6 chaînons avec 1 hétéroatome d'azote.

Pyridine. En raison de l'atome d'azote, la pyridine présente des propriétés basiques. Le noyau de pyridine est contenu dans les molécules de certains alcaloïdes - nicotine, vitamine «PP».

L'acide nicotinique et son amide (nicotinamide) sont connus comme deux formes de la vitamine «PP» utilisée en médecine pour traiter la pellagre. Le nicotinamide est la partie principale des systèmes enzymatiques responsables des processus redox dans le corps, et le diéthylamide d'acide nicotinique (cordiamine) sert de stimulateur efficace du système nerveux central.

4ème groupe: hétérocycles à 6 chaînons avec 2 hétéroatomes:

Le représentant de ce groupe de composés hétérocycliques est la pyrimidine. Les dérivés des pyrimidines sont combinés en un groupe de bases de pyrimidine. Il s'agit notamment des dérivés oxygénés de la pyrimidine: uracile, thymine, cytosine. Les dérivés de l'oxygène pyrimidine sont caractérisés par un nouveau type d'isomérie structurelle appelée tautomérisme..

Le phénomène dans lequel les isomères passent entre eux et sont en équilibre est appelé tautomérisme. Et les isomères passant de façon réversible les uns dans les autres sont appelés formes tautomères. Ces cas de tautomérie dans lesquels une transformation réversible des groupes lactim et lactame se produit sont appelés tautomérisme lactim-lactame. Les lactames sont des composés hydroxylés dans lesquels un groupe hydroxyle est attaché à un atome de carbone avec une double liaison. Ces composés sont extrêmement instables, un réarrangement intramoléculaire des atomes se produit tout le temps en eux: une double liaison se rompt, un atome d'hydrogène d'un groupe hydroxyle se transfère vers un atome d'azote adjacent à la double liaison.

Examinons ce phénomène à l'aide d'un exemple:

A) Cytosine (4-amino-2-hydroxypyrimidine)

La cytosine, comme les autres dérivés oxygénés de la pyrimidine (uracile, thymine), peut se présenter sous la forme de deux isomères, l'un d'eux est appelé la forme lactim, l'autre - la forme lactame.

B) Uracile (2,2-dioxipyrimidine).

B) Thymine (5-méthyluracile).

Les bases de pyrimidine sont des composants structurels des acides nucléiques (ADN, ARN).

5ème groupe: systèmes hétérocycliques condensés.

Les systèmes hétérocycliques composés de deux hétérocycles et ayant deux atomes de carbone communs sont appelés fusionnés.

Purin. Le groupe des purines est un composant de nombreuses substances (acides nucléiques, coenzymes nucléotidiques) impliquées dans la mise en œuvre des processus biologiques les plus importants des organismes vivants. Le noyau de purine est un fragment de certains alcaloïdes.

Bases de purine (adénine, guanine)

Ces substances se caractérisent par une grande stabilité et sont d'une importance exceptionnelle en biologie. L'adénine fait partie intégrante de l'ATP. L'adénine et la guanine font partie des acides nucléiques (ARN, ADN).

On le trouve dans les plantes. Avec la caféine, elle se trouve dans le thé, chez les animaux (dans le sang, le foie, le cerveau).

Les dérivés de la xanthine sont d'une grande importance en médecine - la théophylline, la théobromine et la caféine. La théophylline a un fort effet diurétique, excite, stimule le système nerveux central et augmente en petite quantité la capacité de travail. L'utilisation répandue du thé, du café et du cacao contenant de la caféine est basée sur cela..

Acide urique (2,6,8-trioxyurine).

L'acide urique est le produit final du métabolisme des composés de purine dans le corps. Il est excrété dans l'urine à raison de 0,5 à 1,0 gramme par jour. Les sels d'acide urique sont appelés urates. Avec certains troubles dans le corps, ils se déposent dans les articulations, par exemple, avec la goutte, ainsi que sous forme de calculs rénaux. Dans ces cas, les sels de lithium inorganiques (par exemple Li2CO3), qui forment des sels d'acide urique très solubles, qui sont rapidement excrétés par l'organisme.

Composés hydroxy

Les composés hydroxylés sont des substances qui contiennent des groupes hydroxyle dans leur composition. Il s'agit notamment des alcools, des phénols et d'autres classes de composés organiques..

Les alcools sont des composés hydroxylés dans les molécules dont les groupes hydroxyles sont situés au niveau de l'atome de carbone saturé à l'état d'hybridation sp 3. Les alcools sont classés en fonction du nombre de groupes hydroxyle en groupes monoatomiques contenant 1 groupe hydroxyle (éthanol) et polyatomiques contenant 2 groupes hydroxyle ou plus (glycérine, sorbitol). Le sorbitol est utilisé comme substitut du sucre..

L'inositol est un composant structurel des lipides cérébraux.

Selon la nature des unités avec lesquelles les groupes hydroxyle sont connectés, les alcools sont divisés en:

1. primaire, dans lequel les groupes hydroxyles sont situés sur la liaison primaire de l'atome de carbone, par exemple: CH3-CH2-CH2-OH (propanol-1)

2. alcools secondaires - dans lesquels le groupe hydroxyle est attaché à la liaison secondaire de l'atome de carbone, par exemple: propanol-2.

3. alcools tertiaires - dans lesquels les groupes hydroxyle sont connectés à l'unité tertiaire de l'atome de carbone, par exemple: 2-méthylpropanol-2.

Propriétés chimiques des alcools

- Réactions d'oxydation de l'alcool. Dans le corps, l'oxydation des alcools se déroule en présence d'enzymes appelées déshydrogénases. Dans ce cas, une déshydrogénation des alcools se produit. La molécule de broche perd deux atomes d'hydrogène - cela équivaut à la séparation de deux protons et deux électrons (2H + et 2e) ou H + et un ion hydrure (II).

1. oxydation des alcools primaires (propanol-1 dans le propanal + NADH + H + (hydr6).

2. oxydation des alcools secondaires (propanol-2 dans l'acétone + NADH + H + (hydr7)

Ainsi, l'oxydation des alcools primaires produit des aldéhydes et des alcools secondaires.

- Réactions de substitution nucléophile (SN) en général:

(substrat + réactif + nucléophile = produit + groupe nucléofuge sortant (hydr8)).

Lors des réactions de substitution nucléophile, le réactif attaquant, le nucléophile, donne sa paire d'électrons au substrat, formant le produit. Le groupe partant - le nucléofuge se sépare de sa paire d'électrons. Considérons la réaction de substitution nucléophile sur l'exemple du chloroéthane à partir de l'éthanol (hydr9).

Étant donné que le groupe hydroxyle (-OH) dans le substrat d'éthanol est un groupe qui quitte mal, la substitution nucléophile directe échoue. Par conséquent, le groupe hydroxyle en présence d'ions H + est converti en un groupe acide et un ion éthyloxonium est formé, à partir duquel une molécule d'eau est séparée - un groupe partant bien. Le réactif - nucléophile Cl - avec une paire d'électrons attachés à l'atome de carbone du substrat, formant un produit - le chloroéthane, qui dans la pratique médicale est utilisé pour l'anesthésie par inhalation.

- Réactions de chélation. Alcools polyhydriques, présentant des propriétés acides plus prononcées, par rapport aux alcools monohydriques, réagissant avec Cu (OH)2 (un précipité bleu en milieu alcalin) forme un complexe chélate soluble de couleur bleu vif - cette réaction est utilisée comme alcool polyhydrique de haute qualité. Dans ce cas, les groupes hydroxyle du fragment -diol réagissent à la molécule d'alcool polyhydrique, par exemple: -diol fragment (hydr10).

(2 glycérol + Cu (OH)2 + 2OH - = complexe chélate anionique de glycérate de cuivre (II) + 4 eau (hydr11).

Les phénols sont des composés hydroxylés dans les molécules dont les groupes hydroxyles se combinent avec les atomes de carbone du cycle benzénique. Les phénols sont classés par le nombre de groupes hydroxyle sur:

1. monoatomique, contenant un groupe hydroxyle, par exemple: phénol.

2. polyatomique, contenant 2 groupes hydroxyle ou plus. Polyatomique: catéchol dans le corps est un composant structurel de composés biologiquement actifs: résorcinol utilisé pour traiter la peau et les composés infectieux: hydroquinone participe aux processus O / V (catéchol, résorcinol, hydroquinone).

Propriétés chimiques des phénols

(hydroquinone en quinone (hydr15)).

Le système quinone - hydroquinone dans le corps est impliqué dans l'oxydation biologique.

- Réaction de substitution électrophile (Sz)

(substrat + réactif-électrophile = produit + groupe partant - électrofuge (hydr16)).

Considérons le mécanisme de réaction de la substitution électrophile dans la série aromatique par l'exemple de la nitration du benzène:

1. Réactif d'éducation - électrophile HNO3+2H2DONC4 H3O ++ NON2 - +2hso4 -

2. Interaction du réactif - électrophile avec du benzène (hydr17).

La formation du complexe P du réactif - l'électrophile et le cycle benzénique se produit en raison d'une paire d'électrons du système conjugué. La conversion du complexe P en complexe β s'accompagne d'une violation de l'aromaticité et de la transition de l'atome de carbone à l'état d'hybridation sp 3. Lorsqu'un proton est clivé du complexe β, l'aromaticité est restaurée et un dérivé du benzène, le nitrobenzène, se forme. Les réactions de substitution électrophile comprennent des réactions: nitration, sulfonation du phénol. Envisager la sulfonation du phénol: (phénol + 3 acide sulfurique = 2,4,6-trisulfophénol + 3 eau (hydr18)).

Composés carbonylés Les substances qui, dans leur composition, contiennent un groupe carbonyle> C = O.

Selon la nature des substituants liés, les composés carbonylés sont divisés en classes:

1. aldéhydes (formule générale).

2. cétones (formule générale).

3. acides carboxyliques (formule générale).

La structure des groupes carbonyle (hydr 22, 23).

Dans le groupe carbonyle, l'atome de carbone est dans un état d'hybridation sp 2. Sa configuration est plate: l'angle de valence est de 120 0: l'atome de carbone est relié par deux liaisons covalentes à l'atome d'oxygène. L'une est une liaison sigma, l'autre est une liaison P résultant du chevauchement de P2-orbitales d'atomes de carbone et d'oxygène. La liaison P est fortement polarisée, sa densité d'électrons est déplacée vers un atome d'oxygène plus électronégatif, sur lequel une charge partiellement négative apparaît, et sur l'atome de carbone carbonyle, une charge partiellement positive.

Les centres de réaction suivants se distinguent dans la molécule d'aldéhyde:

1. centre nucléophile principal

2. centre électrophile

3. centre d'acide CH

Propriétés chimiques des aldéhydes

–Réactions de substitution nucléophile (AN) Les aldéhydes et les cétones entrent dans des réactions d'addition nucléophile lorsqu'ils interagissent avec des alcools R-OH, des amines R-NH3, thiols R-SH, acide cyanhydrique HCN, ammoniac NH3. lors des réactions d'addition nucléophile, la liaison P dans le groupe carbonyle est rompue. Le réactif nucléophile est attaché à l'atome de carbone carbonyle et la particule nucléophile est attachée à l'atome d'oxygène.

(propanal + méthanol = semi-acétal (1-méthoxypropanol-1) (hydr25)).

Il se déroule en excès d'alcool selon le type de réactions d'estérification..

(hémi-acétal + méthanol = acétal (1,1-diméthoxypropane) + eau (hydr26)).

Les acétals et les hémiacétals ont une grande importance biologique. Sous forme de cycle, les hémiacétals sont présents dans l'organisme sous forme d'hydrocarbures. La formation d'acétals sous-tend la production de polysaccharides naturels: amidon, etc..

–Réactions d'oxydation de l'aldéhyde

(éthanal + 2Cu (OH)3 «Acide éthanoïque» + 2CuOH + eau (hydr27))

Oxyde de Cu2O précipite comme un précipité rouge brique.

Aldéhydes lorsqu'ils réagissent avec des agents oxydants doux, par exemple Cu (OH)2, lorsqu'ils sont chauffés, ils s'oxydent en acides carboxyliques. La réaction s'accompagne de la formation d'oxyde de cuivre (I) Cu2À propos - sédiment brun-rouge. Cette réaction est utilisée comme réaction qualitative sur des groupes aldéhydes..

–– Réactions de condensation. Au cours de ces réactions, la chaîne carbonée devient plus complexe. Considérez la condensation de l'aldéhyde - propanal (hydr28). Distinguer aldéhyde condensation se produisant en présence de solutions alcalines diluées, et proton condensation en présence d'acides dans des conditions plus sévères. Dans le cas de la condensation de protons, une molécule d'eau est séparée du condensat générateur (aldol) et l'aldéhyde insaturé est formé (hydr29). Dans le corps, la condensation des aldéhydes se produit avec la participation d'enzymes appelées aldolates.

Acides carboxyliques - ce sont des substances qui dans leur composition contiennent un groupe carboxyle (COOH (hydr30)).

Les acides carboxyliques sont classés par le nombre de groupes carboxyle sur:

1. acides monobasiques ou polycarboxyliques contenant un groupe carboxyle: HCOOH - acide formique (méthane); CH3COOH - acide acétique (éthanoïque); CH3CH2COOH - acide propionique (acide propanoïque); CH3(CH2)2COOH - acide butyrique (butanoïque); CH3(CH2)3COOH - valériane (pentane); CH3(CH2)4COOH - capron (hexane).

2. acides polycarboxyliques contenant 2 ou plusieurs groupes carboxyle:

Limiter les acides dicarboxyliques: acide oxalique (éthanedioïque), sels - oxalates; acide malonique (propanedioïque), sels - malotsaty; acide succinique (butanedioïque), sels - succinates; acide glutarique (pentanedioïque), sels - glutarates.

Acide butendioïque insaturé NOOS-CH = CH-COOH.

Selon la présence de groupes fonctionnels inférieurs, les acides sont divisés en:

1. hydroxyacides contenant le groupe –OH:

Acide lactique, sels - lactates

Acide malique, sels - malates

Acide citrique, sels - citrates

2. Les acides cétoniques sont des acides contenant un groupe carbonyle –C = O.

Acide pyruvique (PVC), sels - pyruvates

Acide oxalique-acétique (SHCHUK), sels - sels SHCHUK

· Acide acétoacétique, sels - sels d'acide acétoacétique

Distinguez particulièrement le groupe d'acides carboxyliques gras supérieurs qui composent les lipides:

1. limiter les acides gras supérieurs:

AVEC17N35COOH - acide stéarique

AVECquinzeN31COOH - acide palmitique

AVEC23N47COOH - acide lignocérique

2. Acides gras supérieurs insaturés:

AVEC17N33COOH - acide oléique

AVEC17N31COOH - acide linoléique

AVEC17N29COOH - acide linolénique

AVEC23N45COOH - Acide Nervonique

La structure du groupe caboxyle: (hydr 43)

Le groupe carboxyle est un système conjugué plan dans lequel la conjugaison p, P se produit lorsque pz-orbitale de l'atome d'oxygène du groupe hydroxyle avec une liaison P. La présence de p, P-conjugaison dans le groupe carboxyle des acides carboxyliques favorise une distribution uniforme de la charge négative dans l'ion acylate, qui se forme lors du clivage du proton. (hydr44)

La distribution uniforme de la charge négative dans l'ion acylate est présentée comme suit (hydr45)

La présence de p, P-conjugaison dans le groupe carboxyle des acides carboxyliques augmente considérablement les propriétés acides des acides carboxyliques par rapport aux alcools.

Dans les acides carboxyliques, la charge positive partielle sur l'atome de carbone du carbonyle est inférieure à celle des aldéhydes et des cétones; par conséquent, l'acide est moins actif pour percevoir l'attaque du réactif nucléophile. En conséquence, les réactions d'addition nucléophile sont plus caractéristiques des aldéhyles et des cétnines..

R est la partie hydrophobe de la molécule

COOH - partie hydrophile de la molécule.

Avec une augmentation de la longueur du radical hydrocarboné, la solubilité des acides, le degré d'hydratation et la stabilité de l'anion acylate diminuent. Cela conduit à une diminution de la force des acides carboxyliques. Les centres de réaction suivants sont isolés dans des acides carboxyliques: (Hydr46)

1. centre nucléophile principal

2. centre électrophile

3.OH - centre acide

4.CH - centre acide

Propriétés chimiques des acides carboxyliques:

1. réactions de dissociation

(carb. to-ta + eau = ion acylate + H3À propos (hydr47)

2. réactions d'halogénation (réactions dans CH - centre acide)

(acide propionique + Br2 = -bromopropionique + HBr) (hydr48)

3. réactions de décarboxylation - réactions au cours desquelles l'élimination du dioxyde de carbone du groupe carboxyle se produit, conduisant à la destruction du groupe carboxyle.

Les réactions de décarboxylation in vitro se produisent lorsqu'elles sont chauffées; in vivo - avec la participation d'enzymes - décarboxylases.

· (Acide propionique = carbone. Gaz + éthane) (hydr 49)

· Dans le corps, la décarboxylation des acides dicarboxyliques se fait par étapes: (yantar = propionique + carbone. Gaz = éthane + carbone. Gaz) (hydr50)

· La décarboxylation oxydative se produit également dans le corps, en particulier le PVC dans les mitochondries. Avec la participation de la décarboxylase, de la déshydrogénase et de la coenzyme A (HS-KoA). (PVC = éthanal + carbone. Gaz = acétyl-KoA + NADH + H -.) (Hydr51). L'acétyl-CoA, étant un composé actif, est impliqué dans le cycle de Krebsi.

4. réactions d'estérification - substitution nucléophile (SN) à l'atome de carbone hybride sp 2. (acide acétique + méthanol = acétate de méthyle (hydr52)). Le mécanisme de réduction de la substitution nucléophile (hydr 53)

5. réaction d'oxydation. Prenons l'exemple des hydroxy-acides. L'oxydation des hydroxyacides se déroule de manière similaire à l'oxydation des alcools secondaires avec la participation des enzymes - déshydrogénases.

· (Lait = PVC + NADH + H +) hydr 54

· (-Hydroxybutyrique = acétoacétique + NADH + H +) hydr 55 Ainsi, lors de l'oxydation des hydroxyacides avec la participation des enzymes - déshydrogénases, des cétoacides se forment.

Façons de convertir l'acide acétoacétique dans le corps:

Normalement, il subit un clivage hydrolytique avec la participation de l'enzyme hydrolase, avec la formation de 2 molécules d'acide acétique.

En pathologie, l'acide fluoroacétique est décarboxylé pour former de l'acétone.

Les corps cétoniques s'accumulent dans le sang des patients atteints de diabète sucré, se trouvent dans l'urine, ils sont toxiques, en particulier pour le système nerveux.

Importance médicale et biologique des acides carboxyliques.

L'acide salicylique et les préparations pharmaceutiques basées sur celui-ci sont utilisés dans la pratique médicale à l'extérieur pour les maladies de la peau comme agent gênant et antiseptique. À l'intérieur, l'acide salicylique n'est pas utilisé, car a des propriétés acides prononcées (pKet= 2,98). Lorsqu'il est pris par voie orale, il peut provoquer une irritation du tube digestif. A base d'acide salicylique, des préparations pharmaceutiques sont préparées:

1. salicylate de sodium. Il est utilisé en interne comme agent antipyrétique et anti-inflammatoire..

2. salicylate de phénol (salol) hydr 60 Salol en médecine est utilisé en interne comme antiseptique pour les maladies intestinales (colite) et les voies urinaires (cystite). Salol se distingue par le fait que dans l'environnement acide de l'estomac, il ne s'hydrolyse pas et se décompose uniquement dans l'intestin, il est donc utilisé pour la fabrication de coquilles.

3. salicylate de méthyle (hydr61). Dans la pratique médicale, il est utilisé en externe pour l'arthrite et la radiculite comme agent anesthésiant et anti-inflammatoire.

4. Acide acétylsalicylique (aspirine) hydr62. Il est utilisé en interne comme agent antipyrétique, analgésique et anti-inflammatoire..

5. acide para-aminosalicylique (PASK). possède une action antituberculeuse. Dans la pratique médicale, il est généralement utilisé sous forme de sel de sodium - salicylate de paraamine de sodium..

Isomère structurel de l'acide para-aminsalicylique - l'acide métaaminosalicylique est très toxique et n'est pas utilisé comme médicament.

NSOOH - s'il entre en contact avec la peau, provoque une brûlure - est utilisé à l'extérieur dans la pratique médicale comme solutions d'alcool pour les maladies rhumatismales.

CH3SOOK - acétate de potassium, utilisé pour le traitement de l'œdème.

(CH3ROUCOULER)2Pb * 3H2O - acétate de plomb trihydraté; CH3СООPbОН - acétate de plomb basique. Ces médicaments sont utilisés à l'extérieur en tant que fixations astringentes pour les processus inflammatoires de la peau et des muqueuses.

Acide isovalérianique - trouvé dans les racines de valériane, partie du validol.

CaS2À PROPOS4 - oxolate de calcium - dans le corps est impliqué dans la formation de calculs dans les reins et la vessie.

Acides dicarboxyliques:

L'ambre et le glutarique sont à la base d'acides α-aminés biologiquement importants: aspartiques et glutamiques.

L'acide lactique est formé à la suite de la fermentation lactique des glucides, par exemple: le glucose.

L'acide lactique se trouve dans les produits laitiers fermentés, la choucroute et les légumes salés. L'acide lactique se trouve dans le contenu gastrique avec une acidité réduite de l'estomac. Normalement, il ne devrait pas y avoir d'acide lactique dans le suc gastrique.

Le sel d'acide lactique - lactate de calcium - est utilisé dans la pratique médicale pour les maladies allergiques de la peau, les inflammations, les fractures, les saignements, ainsi qu'un antidote pour l'empoisonnement par l'acide oxalique et d'autres substances.

L'acide malique (hydr73) se trouve dans les pommes, les cendres de montagne, les jus de fruits dans le corps et est impliqué dans les processus métaboliques. Acide citrique (hydr74) - présent dans les agrumes, les raisins et les groseilles à maquereau. Son sel - le citrate de sodium - est utilisé en médecine comme conservateur du sang.

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Date d'ajout: 2014-01-06; Vues: 1903; violation de copyright?

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