Явление, когда органическое вещество может существовать в нескольких находящихся в равновесии формах, называется таутомерией, а сами формы называются таутомерами.

Глюкоза имеет две циклические структуры: (кольчато-цепная таутомерия)

 

 

 

Циклические формулы называются перспективными. Они были предложены американским химиком Хеуорсом, получившим в 1937 году Нобелевскую премию за цикл работ по углеводам. Эти формулы учитывают химическое строение и пространственное расположение атомов в молекуле.

       Группа –ОН при первом углеродном атоме в циклических формах называется гликозидным гидроксилом. Он резко отличается от остальных четырёх групп по своим свойствам.

Циклические формы не дают качественные реакции на альдегиды.

Если в циклической форме гидроксогруппа при первом и четвёртом углеродным атомом расположены по одну сторону от плоскости цикла, то такая форма называется a -глюкозой, а если по разные - b -глюкоза.

a и b формы глюкозы взаимообратимые. Переход осуществляется в растворе через альдегидную форму.

 

 

Стереоизомерия моносахаридов.

 

Глюкоза – оптически деятельное вещество, её растворы способны вращать плоскость поляризованного света вправо или влево, т.е. для глюкозы характерна оптическая изомерия (оптическая активность - хиральность).

 

Свет - поток электромагнитных волн, которые являются поперечными колебаниями электрических и магнитных векторов, перпендикулярных друг другу и направлению луча. Если такой пучок света пропустить через призму из исландского шпата - призма Николя, то из этой призмы свет выйдет поляризованным, т.е. электрические и магнитные волны будут иметь строго определённое направление. Если этот поляризованный свет пропустить через растворы некоторых веществ, то плоскость поляризации несколько поворачивается. Такие вещества называются оптически активными. Наука, занимающаяся этими вопросами, называется стереохимией.

 

1. Призма Николя.
2. Кювета с оптически деятельным веществом.
3. Поляризованный свет (плоскость поляризации наклонна).

 

Оптические изомеры могут быть у веществ, имеющих асимметрический атом углерода, т.е. атом углерода, соединённый счетырьмя различными заместителями (термин введён Вант - Гоффом). Полученные структуры относятся друг к другу как предмет и его зеркальное изображение.

 

Знак теоретически определить нельзя, а только опытным путём в поляриметре. Оптические изомеры или оптические антиподы, энантиомеры. В природе встречаются только D - глюкоза. L - антипод был получен синтетически.

Число оптических изомеров определяется по формуле , где n - число асимметрических атомов углерода. У глюкозы - 16 оптических изомеров.

Химические свойства.

Химические свойства глюкозы обусловлены наличием в молекуле альдегидной (в линейной форме) и гидроксильных групп.

I. Сходство со спиртами.

1. С Cu (ОН)₂ даёт качественную реакцию для многоатомных спиртов.

 

Реакция этерификации.

Глюкоза легко образует эфиры. Полученный сложный эфир содержит 5 остатков уксусной кислоты, что доказывает наличие пяти гидроксогрупп в молекуле глюкозы.

II. Сходство с альдегидами.

Окисление.

а) Мягкое окисление.

Глюкоза даёт реакцию «серебряного зеркала» и взаимодействует со свежеприготовленным раствором гидроксида меди(II) при температуре, т.е. даёт качественные реакции на альдегиды.

 

 

                                   Альдоновая кислота

б) Жёсткое окисление (сильное).

При действии на глюкозу более сильным окислителем, например, концентрированной азотной кислотой происходит превращение в карбоксильную группу не только карбонильной, но и первичноспиртовой. Образуется глюкаровая кислота.

                                                                                  глюкаровая кислота

Восстановление.

Глюкоза восстанавливается до шестиатомного спирта - сорбита. В качестве катализатора используется амальгама натрия и борогидрид натрия (NaBH₄).