КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ НА МОНОСАХАРИДЫ

Реакция с а-нафтолом или тимолом.

Является одной из наиболее чувствительных общих реакций на углеводы и углеводные компоненты в сложных соединениях. Углеводы при взаимодействии с концентрированной серной кислотой разлагаются с образованием фурфурола и -оксиметилфурфурола, которые конденсируются с а-нафтолом или тимолом, образуя триарилметановый хромоген, а последний, окисляясь в серной кислоте, дает окрашенное хиноидное соединение.

Реактивы: а) глюкоза, -ный раствор; б) тимол, -ный спиртовой раствор; в) а-нафтол, -ный спиртовой раствор; г) серная кислота, концентрированная.

В две пробирки наливают по 2 мл раствора глюкозы и добавляют: в первую — 3—4 капли раствора тимола, во вторую — столько же раствора а-нафтола и встряхивают, после чего осторожно наслаивают в обе пробирки по 1-2 мл концентрированной серной кислоты. Жидкость в первой пробирке принимает красное, а во второй — фиолетово-красное окрашивание, более выраженное на границе слоев.

Реакция с антроном.

При воздействии концентрированной серной кислоты на углеводы образуются фурфурол, метилфурфурол или оксиметилфурфурол, которые, конденсируясь с антроном, дают соединения зеленого, голубого или синего цвета.

Реактивы: а) глюкоза, -ный раствор; б) фруктоза, 0,5%-ный раствор; в) антроновый реактив: 0,2 г антрона растворяют в 100 мл концентрированной серной кислоты.

К 4—5 каплям раствора гексозы прибавляют 2 мл антронового реактива. Пробирку встряхивают и отставляют на 30 мин. Образуются продукты конденсации зеленого или голубого (синего) цвета. С антроном реагируют все углеводы.

Реакция Селиванова на фруктозу.

При нагревании фруктозы (и других кетогексоз) с соляной кислотой образуется оксиметилфурфурол, который с резорцином дает соединение (ксантеновый краситель), окрашенное в вишнево-красный цвет. С альдогексозами реакция протекает очень медленно, на основании чего можно считать реакцию Селиванова специфичной для кетогексоз.

Реактивы: а) фруктоза, -ный раствор; б) реактив Селиванова: 0,05 г резорцина растворяют в 100 мл 20%-ной соляной кислоты.

К 1 мл реактива Селиванова прибавляют 1—2 капли раствора фруктозы и нагревают в кипящей водяной бане не более 1 мин. Появляется вишнево-красное окрашивание.

Реакция считается положительной, если окрашивание появляется через 30—60 сек. При более длительном нагревании возможна изомеризация альдоз в кетозы.

Реакция с карбазолом на кетозы.

Как и предыдущая, реакция является весьма чувствительной и специфичной для кетоз.

Реактивы: а) фруктоза, 0,2%-ный раствор;

б) L-цистеин солянокислый (моногидрат), -ный раствор; в) карбазол, -ный спиртовой раствор; г) серная кислота, -ный раствор (по объему).

К 0,1 мл раствора фруктозы добавляют -ного раствора цистеина и -ной серной кислоты. Содержимое пробирки встряхивают и тотчас же прибавляют -ного спиртового раствора карбазола. Через несколько минут появляется красное или фиолетовое окрашивание.

Реакция с мочевиной на фруктозу.

Реактивы: а) фруктоза, -ный раствор; б) мочевина, в порошке; в) соляная кислота, концентрированная.

В фарфоровую выпарительную чашку всыпают г мочевины, добавляют 5—6 капель концентрированной соляной кислоты и 2—3 капли раствора фруктозы. Осторожно покачивают чашку до растворения мочевины, затем переносят ее на кипящую водяную баню. Через 10—15 мин. появляется бирюзово-синее кольцо. Альдогексозы дают красную окраску, а рибоза и другие альдопентозы — желтую.

Реакции восстановления металлов.

Моносахариды, окисляясь в щелочной среде, восстанавливают соли окиси меди в закись, соли окиси висмута — до металлического висмута, соли серебра — до металлического серебра. Эти реакции используются для количественного определения так называемых восстанавливающих (или редуцирующих) моносахаридов, молекула которых содержит карбонильную группу. Восстанавливающими свойствами обладают также некоторые дисахариды — мальтоза, лактоза и целлобиоза, молекулы которых имеют по одной свободной карбонильной группе.

Реакция Троммера. Глюкоза в щелочной среде восстанавливает окись меди в закись, сама окисляясь до глюконовой кислоты.

При более глубоком окислении глюкозы образуются соли сахарной кислоты и ряд других соединений.

Реактивы: а) глюкоза, -ный раствор; б) едкий натр, -ный раствор; в) сернокислая медь -ный раствор.

К 3-4 мл раствора глюкозы прибавляют -ного раствора едкого натра и по каплям 5%-ный раствор сернокислой меди.

Раствор окрашивается в синий цвет. Пробирку осторожно (на малом огне) нагревают до кипения. Выпадает вначале желтый осадок гидрата закиси меди который затем переходит в красный осадок закиси

Реакция с реактивом Бенедикта. Является наиболее чувствительной реакцией на восстанавливающие сахара.

Реактивы: а) глюкоза, раствор; б) реактив Бенедикта. Отдельно готовят два раствора: I — в теплой воды растворяют 100 г безводного лимоннокислого натрия и 90 г безводного углекислого натрия. Нагревают до полного растворения солей; II — в 100 мл воды растворяют 17,3 г сернокислой меди Оба раствора сливают вместе и доливают водэй до 1 л. Реактив весьма устойчив.

К 5 мл реактива Бенедикта добавляют 7—8 капель раствора глюкозы. Пробирку ставят в кипящую водяную баню на 5 мин., после чего охлаждают под краном. Раствор приобретает зеленое, желтое, апельсиновое или красное окрашивание, в дальнейшем выпадает зеленовато-желтый или желтовато-красный осадок.

Реакция с гидратом окиси висмута (Нила а). Глюкоза в щелочной среде восстанавливает гидрат окиси висмута до металлического или его закиси.

Реактивы: а) глюкоза, -ный раствор; б) реактив Ниландера: в -ного раствора едкого натра растворяют 2 г основного азотнокислого висмута

и 4 г сегнетовой соли (калия-натрия виннокислого). Для улучшения растворимости соли висмута рекомендуется подогреть на кипящей водяной бане. После охлаждения раствор фильтруют.

К 2 мл раствора глюкозы приливают 1 мл реактива Ниландера, нагревают до кипения и кипятят 1—2 мин. Жидкость в пробирке окрашивается сначала в коричневый, а затем в черный цвет. При стоянии выпадает черный осадок металлического висмута.

Реакция неприменима в присутствии белков, в состав которых входят серусодержащие аминокислоты. При кипячении со щелочью происходит отрыв слабо связанных сульфгидрильных (тиоловых) групп, которые с реактивом Ниландера дают буровато-черный осадок сернистого висмута.

Реакция с реактивом Фелинга. Реактив Фелинга является медным алкоголятом сегнетовой соли. Моносахариды при кипячении с фелинговым реактивэм восстанавливают его до закиси меди, окисляясь до глюконовой кислоты.

Реактивы: а) глюкоза, или фруктоза, -ный раствор; б) реактив Фелинга. Готовят два раствора: I — в мерной колбе емкостью 500 мл растворяют 34,64 г сернокислой меди и доводят водой до метки; II — в 200-250 мл воды растворяют 173 г сегнетовой соли (COOK — СНОН — СНОН — ). Раствор количественно переносят в мерную колбу на 500 мл. Сюда же вливают раствор 50 г едкого натра в 100 мл воды и доводят водой до метки. Растворы хранят

раздельно. Непосредственно в момент употребления смешивают равные объемы первого и второго растворов.

К 3-4 мл 1%-ного раствора глюкозы (или фруктозы) добавляют равный объем реактива (2 мл I раствора и 2 мл II раствора) и нагревают до начала кипения. Выпадает красный осадок закиси меди.

Реакция с реактивом Фелинга широко используется при количественном определении содержания редуцирующих сахаров в животных и растительных тканях.

Реакция восстановления окиси серебра (реакция «серебряного зеркала»). Карбонильные группы моносахаридов восстанавливают аммиачный раствор окиси серебра до металлического

Реактивы: а) азотнокислое серебро, -ный раствор (сохраняют в темном месте); б) аммиак, -ный раствор; в) глюкоза (или фруктоза), 1%-ный раствор.

В пробирку наливают 1 мл 5%-ного раствора азотнокислого серебра и добавляют по каплям раствор аммиака. Вначале образуется серый осадок, который растворяется в избытке аммиака. К аммиачному раствору окиси серебра прибавляют 2-3 мл раствора глюкозы (или фруктозы). Пробирку ставят в горячую (80°С) воду на 5—10 мин. На стенках пробирки образуется зеркальный налет металлического серебра.

Реакция образования озазона.

Карбонильные группы углеводов реагируют с фенилгидразином с образованием вначале гидразона, а затем озазона. Реакция весьма чувствительна. Озазоны глюкозы, фруктозы и маннозы

характеризуются одинаковой структурой и свойствами кристаллов, у других же сахаров они отличаются формой кристаллов, их структурой, точкой плавления.

Реакция образования озазонов используется для идентификации моносахаридов. Она протекает в три стадии.

1) При взаимодействии карбонильной группы монозы с фенилгидразином образуется растворимый в воде гидразон

2) Гидразон реагирует еще с одной молекулой фенил-гидразина. В результате образуется промежуточное соединение, содержащее карбонильную группу у второго атома углерода, и выделяются аммиак и анилин

3) Промежуточное соединение взаимодействует с третьей молекулой фенилгидразина. Результатом реакции

является образование характерных кристаллов глю-коозазона, трудно растворимых в воде

Реактивы: а) глюкоза, -ный раствор; б) фе-нилгидразин или фенилгидразин солянокислый; в) уксусная кислота, ледяная; г) уксуснокислый натрий, кристаллический.

В пробирку наливают -ного раствора глюкозы, подкисляют 5—6 каплями ледяной уксусной кислоты и добавляют 5 капель фенилгидразина или 0,25-0,3 г фенилгидразина солянокислого (в последнем случае требуется также прибавить равное весовое количество уксуснокислого натрия, при взаимодействии которого с фенилгидразином солянокислым выделяется фенилгидразин — основание).

Пробирку ставят в кипящую водяную баню на 25—35 мин. Выделяется желтый кристаллический осадок глюкоозазона. После остывания кристаллы рассматривают под микроскопом и зарисовывают. Кристаллы глюкоозазона имеют игольчатую форму, они часто собраны в пучки, «букеты», «снопы» (рис. 15).

Рис. 15. Кристаллы глюкоозазона.

Реакцию образования озазонов, кроме моноз, дают также дисахариды, имеющие свободную карбонильную группу (гликозидный гидроксил), — лактоза, мальтоза, целлобиоза.

Реакции на пентозы.

Пентозы содержатся в тканях растительных и животных организмов. Рибоза и дезоксирибоза

являются составными частями нуклеиновых кислот и важнейших коферментов (НАД, НАДФ, ФАД). Ксилоза и арабиноза входят в состав полисахаридов пентозанов, которые содержатся в оболочках растительных клеток. Обычно пентозы в отличие от гексоз находятся в связанном состоянии, но при исследовании процесса фотосинтеза были найдены и свободные пентозы (например, кетопентоза-рибулоза).

В отличие от гексоз пентозы не сбраживаются дрожжами. Озазоны восстанавливают металлы из окисей.

Характерные реакции на пентозы основаны на их способности превращаться в фурфурол при нагревании с соляной или серной кислотой. Фурфурол дает с анилином и флороглюцином продукты конденсации красного, с орцином — зеленого цвета.

Реакция с анилином. Реактивы: а) рибоза, арабиноза или ксилоза, -ный раствор; б) анилин уксусная кислота, ледяная; г) соляная кислота, концентрированная.

В пробирку наливают 2 мл раствора пентозы, прибавляют равный объем концентрированной соляной кислоты и нагревают до кипения. Содержимому пробирки дают остыть и к нему добавляют по 1 мл анилина и уксусной кислоты. Жидкость окрашивается в интенсивно красный цвет.

Реакция с флороглюцином. Реактивы: а) флороглюцин — -ный раствор в -ной соляной кислоте; б.) рибоза, арабиноза или ксилоза, -ный раствор.

К 1 мл раствора флороглюцина прибавляют 4—5 капель раствора пентозы и нагревают до кипения. Появляется вишнево-красное окрашивание.

Реакция с орцином. Реактивы: а) раствор пентозы, орциновый реактив: 0,25 г орцина растворяют в -ной соляной кислоты К раствору добавляют -ного раствора хлорного железа. Хранят в склянке оранжевого стекла, плотно укупоренной.

1-2 мл орцинового реактива нагревают до кипения. К горячему реактиву добавляют 4—5 капель раствора пентозы. Появляется зеленое окрашивание.

Реакция альдопентоз с -нафтолом и серной кислотой. Реактивы: а) рибоза, арабиноза или ксилоза, -ный раствор; б) -нафтол, -ный раствор в концентрированной серной кислоте.

К 3-4 мл раствора -нафтола в серной кислоте осторожно (по стенке пробирки) добавляют 1 мл раствора альдопентозы так, чтобы слои не смешивались. На границе раздела появляется темно-синее кольцо. Гексозы дают желто-зеленое или коричневое окрашивание.