ГДЗ по химии, 10 класс, Еремин, номер 61.7: Дисахариды

Сахароза — это дисахарид, состоящий из остатков α-D-глюкозы и β-D-фруктозы. Связь между ними образуется за счёт двух полуацетальных (гликозидных) гидроксилов: одного у первого углеродного атома глюкозы и одного у второго углеродного атома фруктозы.

В свободной моносахаридной форме глюкоза имеет 5 гидроксильных групп, а фруктоза — также 5 гидроксильных групп. При образовании сахарозы две из этих групп участвуют в формировании гликозидной связи и перестают быть свободными спиртовыми группами.

Таким образом, в молекуле сахарозы содержится 8 свободных гидроксильных групп.

Мальтоза состоит из двух остатков α-D-глюкозы, соединённых α-1,4-гликозидной связью. Эта связь образуется между первым углеродным атомом одной молекулы глюкозы и четвёртым углеродным атомом другой.

Каждая свободная молекула глюкозы содержит 5 гидроксильных групп. В мальтозе одна гликозидная группа первой глюкозы и один спиртовый гидроксил четвёртого углерода второй глюкозы участвуют в связи. Однако важно отметить, что вторая молекула глюкозы сохраняет свой полуацетальный гидроксил при первом углероде свободным (так как связь идёт через 4-й углерод). Следовательно, теряется только одна группа из общего числа потенциально свободных OH-групп при конденсации двух полных молекул? Нет, давайте посчитаем точнее:

• Первая глюкоза теряет свой аномерный OH (C1).
• Вторая глюкоза теряет свой OH на C4.
• Итого потеряно 2 группы из общего запаса 5+5=10.

В молекуле мальтозы также содержится 8 свободных гидроксильных групп.

Реакция спиртов с метанолом в кислой среде (соляная кислота) обычно относится к образованию простых эфиров или, в случае углеводов, к реакции метанолиза гликозидной связи. Однако классическая этерификация спиртовых групп (R-OH+CH₃OH→R-O-CH₃+H₂O) протекает крайне медленно и требует специфических условий для полиолов. В школьном курсе химии под «реакцией с метанолом» чаще всего подразумевается метанолиз гликозидной связи , который является обратимой реакцией гидролиза/переэтерификации.

Но давайте посмотрим на формулировку внимательнее. Если речь идет о стандартной реакции образования простых эфиров со всеми спиртовыми группами, то реагируют все свободные -OH. Однако в условиях кислотного катализа наиболее лабильной является именно гликозидная связь.

Если же вопрос трактуется строго как реакция замещения водорода в гидроксильных группах на метильную группу (образование метиловых эфиров), то теоретически могут реагировать все свободные гидроксильные группы. Но в контексте темы «Дисахариды» ключевым свойством является наличие полуацетального гидроксила (у мальтозы он есть, у сахарозы его нет, так как оба аномерных центра заняты связью).

Давайте вспомним свойства: Сахароза не имеет свободного полуацетального гидроксила, поэтому она не проявляет восстанавливающих свойств и её гликозидная связь устойчива к щелочам, но гидролизуется кислотами. Мальтоза имеет свободный полуацетальный гидроксил.

Однако, если задача спрашивает про реакцию именно с метанолом как с реагентом для получения метилгликозидов (или метилирования), то нужно учитывать, что в кислой среде происходит обмен лигандами.

Более вероятная интерпретация для 10 класса: реакция образования простых эфиров со спиртами (метанолом) характерна для всех свободных гидроксильных групп. Но часто в таких задачах проверяют знание того, какие группы являются «спиртовыми», а какие «гликозидными». Гликозидные связи сами по себе не являются группами -OH, они уже образованы. Поэтому реагируют только свободные -OH.

Следовательно, число реагирующих групп равно числу свободных гидроксильных групп, найденному ранее.

Проверка: У сахарозы 8 свободных OH. У мальтозы 8 свободных OH. Все они являются спиртовыми (первичными или вторичными) и способны вступать в реакции этерификации/эфирообразования, хотя практически это сложно. Но формально по условию «сколько из них [гидроксильных групп] реагируют», ответ равен их общему количеству, так как все они химически активны как спирты.