Хімія. 10 клас

Уласцівасць малекулы глюкозы замыкацца ў цыкл абумоўлена прысутнасцю ў ёй рэакцыйназдольных функцыянальных груп — гідраксільнай і альдэгіднай, здольных узаемадзейнічаць адна з адной. Мы ўжо ведаем, што для альдэгідаў характэрны рэакцыі далучэння па двайной сувязі C O. На схеме паказана, як такая рэакцыя працякае ў малекуле глюкозы:

Са схемы бачна, што з альдэгіднай групай узаемадзейнічае гідраксіл, злучаны з пятым атамам вугляроду. Пры гэтым π-сувязь паміж атамамі вугляроду і кіслароду альдэгіднай групы разрываецца, да атама вугляроду далучаецца атам кіслароду гідраксільнай групы, утвараючы цыкл, які складаецца з шасці атамаў (пяці атамаў вугляроду і аднаго атама кіслароду). Да атама кіслароду альдэгіднай групы далучаецца атам вадароду гідраксільнай групы. У выніку ўтвараецца цыклічная форма глюкозы.

У цыклічнай форме глюкозы, як і ў лінейнай форме, маецца пяць гідраксільных груп. У той жа час у цыклічнай форме глюкозы няма альдэгіднай групы.

Працэс цыклізацыі абарачальны. Таму ў водным растворы глюкозы адначасова змяшчаюцца і лінейная, і цыклічныя формы.

Прыведзеная схема цыклізацыі глюкозы наглядна паказвае, за кошт узаемадзеяння якіх атамаў малекулы адбываецца ўтварэнне цыклу. Разгледзім цяпер прасторавае размяшчэнне атамаў у цыклічнай форме глюкозы. Для гэтага прадставім працэс унутрымалекулярнай цыклізацыі больш дэтальна.

За кошт вярчэння вакол адзінарных сувязей C C вугляродны ланцуг лінейнай формы глюкозы можа прымаць розныя прасторавыя формы (§ 7, лабараторны дослед 1). У адной з такіх форм гідраксільная група пятага атама вугляроду аказваецца прасторава збліжанай з альдэгіднай групай:

Са схемы відаць, што цыклізацыя можа адбыцца або ў момант, калі атам кіслароду альдэгіднай групы знаходзіцца ўнізе, або ў момант, калі за кошт вярчэння вакол сувязі C1 C2 альдэгідная група развернецца на 180° і атам кіслароду альдэгіднай групы апынецца ўверсе. У залежнасці ад гэтага пры цыклізацыі глюкозы могуць утварыцца дзве цыклічныя формы (α- і β-), якія адрозніваюцца паміж сабой прасторавым размяшчэннем гідраксільнай групы ў першага атама вугляроду. У цыклічнай α-форме гэта гідраксільная група знаходзіцца пад цыклам, а ў цыклічнай β-форме — над цыклам (мал. 40.1). Прасторавае размяшчэнне астатніх замяшчальнікаў адносна цыкла ў α- і β-формах глюкозы аднолькавае.

Так, група CH₂OH каля пятага атама вугляроду размяшчаецца над цыклам, гідраксільная група чацвёртага атама вугляроду — пад цыклам, гідраксільная група трэцяга — над цыклам, другога — пад цыклам:

Такім чынам, у цыклічных формах глюкозы ў атамаў вугляроду з нумарамі 2—5 становішчы замяшчальнікаў адносна цыкла чаргуюцца (мал. 40.2).

Паколькі працэс цыклізацыі глюкозы абарачальны, то ў водным растворы глюкозы адначасова прысутнічаюць лінейная і цыклічныя α- і β-формы. Пры гэтым прыкладна 65 % малекул глюкозы знаходзіцца ў β-форме, 34 % — у α-форме і менш за 1 % — у лінейнай форме. Паміж рознымі формамі глюкозы ў растворы існуе дынамічная раўнавага, гэта значыць пастаянна адбываецца ўтварэнне і раскрыццё цыклаў (мал. 40.1).