Клас­си­фи­ка­ция и со­став уг­ле­во­дов - оли­гос­а­ха­ри­ды, по­ли­са­ха­ри­ды, мо­но­са­ха­ри­ды

Уг­ле­во­ды – это, по­жа­луй, одна из самых вкус­ных со­став­ля­ю­щих нашей пищи, и не толь­ко нашей, но и жи­вот­ных.

В при­ро­де уг­ле­во­ды – это спе­лые ягоды и фрук­ты, слад­кие овощи, мед. Да и мно­гие наши при­выч­ные сла­до­сти – мо­ро­жен­ное, шо­ко­лад, кон­фе­ты, – это тоже пре­жде всего уг­ле­во­ды.

На­зва­ние уг­ле­во­ды по­яви­лось при­мер­но в на­ча­ле 19 века, когда был вы­пол­нен впер­вые ана­лиз этих со­еди­не­ний. Ока­за­лось, что со­став уг­ле­во­дов можно вы­ра­зить фор­му­лой, в ко­то­рой на 1 атом уг­ле­ро­да при­хо­дит­ся опре­де­лен­ное ко­ли­че­ство мо­ле­кул воды, т.е. уголь и вода. Тогда еще ни­че­го не было из­вест­но о струк­ту­ре, и на­зва­ние при­жи­лось. В поль­зу того, что уг­ле­во­ды – это уголь и вода, го­во­рит, на­при­мер, сле­ду­ю­щий очень ин­те­рес­ный экс­пе­ри­мент.

 

Если к уг­ле­во­ду-са­ха­ру ,или са­ха­ро­зе, по- на­уч­но­му, до­ба­вить силь­ный во­до­от­ни­ма­ю­щий ре­ак­тив, на­при­мер, кон­цен­три­ро­ван­ную сер­ную кис­ло­ту, про­ис­хо­дят до­воль­но ин­те­рес­ные вещи. Сер­ная кис­ло­та об­ра­зу­ет очень проч­ные ком­плек­сы с мо­ле­ку­ла­ми воды и фак­ти­че­ски за­би­ра­ет всю воду у са­ха­ро­зы. В ре­зуль­та­те при про­ве­де­нии экс­пе­ри­мен­та пред­ва­ри­тель­но из­мель­чен­ную и смо­чен­ную водой для уси­ле­ния эф­фек­та са­ха­ро­зу по­ли­ва­ют кон­цен­три­ро­ван­ной сер­ной кис­ло­той. При этом очень быст­ро про­ис­хо­дит обуг­ли­ва­ние, сахар тем­не­ет и на­чи­на­ет вспе­ни­вать­ся.

По­че­му? По­то­му что об­ра­зо­ва­ние ком­плек­са сер­ной кис­ло­ты с водой про­ис­хо­дит с вы­де­ле­ни­ем боль­шо­го ко­ли­че­ства тепла, вода за­ки­па­ет, и поры бук­валь­но вспу­чи­ва­ют оста­ю­щий­ся уг­ле­род. По­лу­ча­ет­ся такое вот объ­ем­ное из­де­лие из быв­ше­го са­ха­ра.

 

Имен­но за свой слад­кий вкус уг­ле­во­ды ино­гда еще на­зы­ва­ют са­ха­ра­ми.

Это более ста­рин­ное их на­зва­ние. При этом да­ле­ко не все со­еди­не­ния, ко­то­рые от­но­сят­ся к клас­су уг­ле­во­дов, яв­ля­ют­ся на вкус слад­ки­ми.

 

Уг­ле­во­ды на­ря­ду с бел­ка­ми и жи­ра­ми вхо­дят в со­став прак­ти­че­ски всех живых ор­га­низ­мов, осо­бен­но в со­став рас­те­ний. Хо­ро­шо из­вест­но, что прак­ти­че­ски вся со­вре­мен­ная жизнь су­ще­ству­ет бла­го­да­ря тому, что в рас­те­ни­ях, в зе­ле­ных рас­те­ни­ях, про­ис­хо­дит син­тез уг­ле­во­да глю­ко­зы.

В про­цес­се этого син­те­за, кроме глю­ко­зы, ко­то­рая по­лу­ча­ет­ся из уг­ле­кис­ло­го газа и воды, вы­де­ля­ет­ся еще и кис­ло­род. Имен­но бла­го­да­ря этому зе­ле­ные рас­те­ния обес­пе­чи­ва­ют нас нуж­ным кис­ло­ро­дом для ды­ха­ния. По­сколь­ку про­цесс тре­бу­ет за­трат энер­гии, и до­воль­но боль­ших за­трат, рас­те­ния берут эту энер­гию из сол­неч­но­го света, пре­об­ра­зуя его таким об­ра­зом в про­стей­ший и наи­бо­лее рас­про­стра­нен­ный уг­ле­вод – глю­ко­зу.

 

Ин­те­рес­но, что, в от­ли­чие от мно­гих дру­гих ор­га­ни­че­ских со­еди­не­ний, наи­бо­лее рас­про­стра­нен­ные уг­ле­во­ды не при­ня­то даже в на­уч­ной среде на­зы­вать по-на­уч­но­му, т.е. по си­сте­ма­ти­че­ской но­мен­кла­ту­ре. Это ста­но­вит­ся оче­вид­ным при по­пыт­ке на­звать. По­про­буй­те ска­зать. Вме­сто са­ха­ра уче­ные го­во­рят са­ха­ро­за, но по­про­буй­те ска­зать вме­сто са­ха­ро­зы a-глю­ко­пи­ро­но­зил, β-фрук­то­фу­ра­но­зид. Это не самое удоб­ное из на­зва­ний. Ана­ло­гич­ным путем на­зы­ва­ют­ся и дру­гие уг­ле­во­ды, при­чем по стро­гой но­мен­кла­ту­ре ИЮПАК их на­зва­ние еще более труд­но про­из­но­си­мо.

И по­это­му чаще всего ис­поль­зу­ют еще ста­рин­ные три­ви­аль­ные на­зва­ния, ко­то­рые свя­за­ны либо с ис­точ­ни­ком, либо со свой­ства­ми.

 

На­при­мер, глю­ко­за, она же ви­но­град­ный сахар.

Фрук­то­за – фрук­то­вый сахар.

Лак­то­за – мо­лоч­ный сахар.

 

Со­вре­мен­ные дан­ные по стро­е­нию поз­во­ли­ли вы­яс­нить, что прак­ти­че­ски все уг­ле­во­ды со­дер­жат гид­рок­силь­ные груп­пы, а также кар­бо­ниль­ные груп­пы. Либо аль­де­гид­ные, либо ке­то­ные, т.е. уг­ле­во­ды яв­ля­ют­ся либо по­ли­гид­рок­си­аль­де­ги­да­ми, либо по­ли­гид­рок­си­ке­то­на­ми.

 

По­ли­гид­рок­си­аль­де­ги­ды на­зы­ва­ют еще аль­до­за­ми, на­при­мер, глю­ко­за.

По­ли­гид­рок­си­ке­то­ны на­зы­ва­ют еще ке­то­за­ми, на­при­мер, фрук­то­за.

 

Кроме того, что в уг­ле­во­ды вхо­дят аль­де­гид­ные и гид­рок­си груп­пы, их еще клас­си­фи­ци­ру­ют по спо­соб­но­сти к гид­ро­ли­зу, т.е. уг­ле­во­ды делят на три ос­нов­ных типа.

 

Те уг­ле­во­ды, ко­то­рые гид­ро­ли­зу не под­вер­га­ют­ся, т.е. в ре­зуль­та­те ре­ак­ции с водой в при­сут­ствии кис­лот­но­го ка­та­ли­за­то­ра не из­ме­ня­ют­ся, на­зы­ва­ют­ся мо­но­са­ха­ри­ды. Ти­пич­ные мо­но­са­ха­ри­ды– глю­ко­за и фрук­то­за.

 

Уг­ле­во­ды, ко­то­рые при гид­ро­ли­зе рас­па­да­ют­ся на несколь­ко мо­но­са­ха­ри­дов, от 2 до 20, на­зы­ва­ют оли­гос­а­ха­ри­ды. Ти­пич­ные оли­гос­а­ха­ри­ды – са­ха­ро­за, ко­то­рая при гид­ро­ли­зе пре­вра­ща­ет­ся в смесь глю­ко­зы и фрук­то­зы.

 

И, на­ко­нец, в при­ро­де очень рас­про­стра­не­ны слож­ные по­ли­мер­ные об­ра­зо­ва­ния, чаще всего на базе глю­ко­зы. Они уже на­зы­ва­ют­ся по­ли­са­ха­ри­да­ми, по­сколь­ку при гид­ро­ли­зе та­ко­го по­ли­са­ха­ри­да об­ра­зу­ют­ся от тысяч до де­сят­ков тысяч мо­но­са­ха­ри­дов.

 

На­при­мер, самые рас­про­стра­нен­ные при­род­ные по­ли­са­ха­ри­ды – это крах­мал и цел­лю­ло­за, ко­то­рые со­став­ля­ют ос­нов­ную массу очень мно­гих рас­ти­тель­ных объ­ек­тов. Сами мо­но­са­ха­ри­ды еще клас­си­фи­ци­ру­ют по ко­ли­че­ству ато­мов уг­ле­ро­дов, вхо­дя­щих в одну мо­ле­ку­лу.

 

Бы­ва­ют трех­уг­ле­род­ные мо­но­са­ха­ри­ды, 4, 5, 6. Наи­бо­лее рас­про­стра­не­ны в при­ро­де мо­но­са­ха­ри­ды с 5 ато­ма­ми уг­ле­ро­да, их на­зы­ва­ют пен­то­зы. И с 6 ато­ма­ми уг­ле­ро­да, их на­зы­ва­ют гек­со­зы. Наи­бо­лее из­вест­ны нам гек­со­зы. Это глю­ко­за и фрук­то­за. И в школь­ном курсе при­ня­то хо­ро­шо пом­нить на­зва­ние двух пен­тоз – ри­бо­за и дез­ок­си­ри­бо­за, ко­то­рые вхо­дят в со­став слож­ных мо­ле­кул.