Inovace bakalářského studijního oboru Aplikovaná chemie

Transkript

1 Inovace bakalářského studijního oboru Aplikovaná chemie CZ.1.07/2.2.00/ Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

2 Sacharidy (cukry, glycidy) nevhodně: karbohydráty, uhlohydráty, uhlovodany SACHARIDY monosacharidy oligosacharidy polysacharidy aldosy -triosy -tetrosy -pentosy -hexosy -heptosy ketosy -triosy -tetrosy -pentosy -hexosy -heptosy disacharidy trisacharidy......

3 Monosacharidy Aldosy: CH Tetrosy Pentosy CH CH D-erythrosa H CH D-glyceraldehyd H CH CH H D-threosa H H CH D-ribosa D-arabinosa D-xylosa D-lyxosa Hexozy CH H CH H CH H H CH H CH H H CH H H CH H H H CH D-alosa D-altrosa D-glukosa D-manosa D-gulosa D-idosa D-galaktosa D-talosa

4 CH H D-glukosa H H H CH L-glukosa H H CH L-glukosa L-idosa

5 Ketosy D-erythro-pentulosa dihydroxyaceton D-glycero-tetrulosa H D-threo-pentulosa H H H H H H L-glycero-tetrulosa D-psikosa D-fruktosa D-sorbosa D-tagatosa

6 chování karbonylových sloučenin -lineární struktura vznik dalších dvou stereoizomerů-cyklická forma Cyklická forma monosacharidů Tvorba intramolekulárních poloacetalů (poloacetaly viz. karbonylové sloučeniny) poloacetálový hydroxyl CH H + H -anomer ( -furanosa) -anomer ( -furanosa) CH H + H ( -pyranosa) ( -pyranosa)

7 Tollensovy vzorce H -D-ribofuranosa H C H C D-ribosa H H C H -D-ribofuranosa Haworthovy vzorce

8 H -D-glukopyranosa H C H D-glukosa H -D-glukopyranosa H H H -D-fruktofuranosa D-fruktosa -D-fruktofuranosa

9 Zástupci monosacharidů: Aldosy: Pentosy v rostlinách jako stavební jednotky polysacharidů (otruby, sláma ) L(+) arabinosa ve formě polysacharidu arabská guma D(+) ribosa ve formě N-glykosidů je vázána na purinové a pyrimidinové báze v NK D(+) xylosa (dřevný cukr) součást polysacharidů dřeva Hexosy D(+) glukosa (cukr hroznový, škrobový, dextroza) v hroznech, v medu, krvi (do 0,1%). V oligosacharidech (sacharosa, maltosa, laktosa, celobiosa) a polysacharidech (škrob, celulosa). Výroba: hydrolýzou škrobu nebo celulosy (zcukerňování dřeva). D-glukosamin (náhrada v glukose na C 2 -NH 2 skupinou) součást polysacharidu chitinu (živočišná obdoba celulosy-krunýře raků, krabů, hmyzích těl) D-galaktosamin (náhrada v galaktose na C 2 -NH 2 skupinou) obsažený v lidských chrupavkách D(+) galaktosa složka disacharidu laktosy (mléčný cukr) Ketosy: D(-) fruktosa (ovocný cukr, levulosa)- v ovoci, v medu Relativní sladkost: fruktosa 175, med 123, sacharosa 100, glukosa 75, laktosa 16

10 ligosacharidy (2-10 monosacharidů v řetězci) Disacharidy spojení dvou monosacharidů glykosidickou vazbou: monosacharid + H monosacharid monosacharid monosacharid glykosidická vazba Neredukující disacharidy: tvorba glykosidické vazby spojením dvou poloacetálových hydroxylů H -D-glukopyranosyl- -D-fruktofuranosid sacharosa

11 Redukující disacharidy: tvorba glykosidické vazby spojením jednoho poloacetálového hydroxylu s nepoloacetálovým hydroxylem ( -D-glukopyranosyl)- -D-glukopyranosa maltosa 4--( -D-glukopyranosyl)- -D-glukopyranosa celobiosa 4--( -D-galaktopyranosyl)- -D-glukopyranosa laktosa

12 Zástupci disacharidů Sacharosa (cukr třtinový, řepný) cukrová řepa (16-20%), třtina (14-22%), využití v potravinářství, při 180 C hnědne karamel (pálený cukr, kulér) Maltosa (cukr sladový) - vzniká při sladování ječmene při výrobě piva Laktosa (mléčný cukr) mléko savců (5%), mléčné kvašení inverze laktosy na kyselinu mléčnou (kyška, jogurty) Celobiosa v ovsi, ječmeni, špenátu; produkt štěpení celulosy

13 Polysacharidy stavební materiál nebo zásobárna energie Celulosa glukosové jednotky spojené 1,4- -glykosidickou vazbou * 1 4 celulosa n * Výroba hedvábí a celofánu: celulosa- + Na/CS 2 celulosa- xantogenát celulosy S S Na + H + celulosa- (tzv.regenerovaná celulosa) Modifikace celulosy: * R R R n * R = N 2 - nitrocelulosa (trinitrát celulosy) R = CH 3 C - acetylcelulosa (triacetylcelulosa)

14 Škrob- glukosové jednotky spojené 1,4- -glykosidickou vazbou Složení škrobu: 1 4 n škrob Amylosa: glukosa glukosa glukosa glukosa glukosa Amylopektin: glukosa větvení: 1,6- -glykosidická vazba glukosa glukosa glukosa glukosa glukosa glukosa glukosa glukosa glukosa

15 Znázornění větvení v amylopektinu: H 1 6 * 1 4 n * Glykogen živočišný škrob, podobný amylopektinu, ale je větvenější a má nižší mol. hmotnost

16 Glykosidy aglykon sacharid R glykosidická vazba Zástupci přírodních glukosidů: C H 2 salicin CN CH amygdalin 2-(hydroxymethyl)fenyl- -D-glukosid

17 LIPIDY LIPIDY jednoduché složené fosfolipidy, glykolipidy, lipoproteiny... glyceridy (tuky a oleje) vosky

18 Glyceridy (tuky a oleje) C R CH C R C R triacylglycerol Živočišné glyceridy kyselina palmitová, stearová a olejová Rostlinné glyceridy kyselina palmitová a olejová; navíc linolová a linoleová kyselina palmitová kyselina stearová kyselina olejová kyselina linolová kyselina linoleová CH 3 ( ) 14 C CH 3 ( ) 16 C CH 3 ( ) 7 CH CH( ) 7 C CH 3 ( ) 4 CH CH CH CH( ) 7 C CH 3 CH CH CH CH CH CH( ) 7 C cis, (Z)

19 Tuky pevná konzistence, oleje kapalné; (v závislosti na obsahu nenasycených kyselin) Žluknutí tuků 1. Hydrolýza 2. xidace na II vazbě štěpení řetězce (vznik aldehydů a ketonů) nepoživatelnost tuků!!! Ztužování tuků a olejů katalytická hydrogenace násobných vazeb margariny Hydrolýza tuků: C R H 3 + glycerol + RC CH C R Na C R glycerol + RCNa (zmýdelnění) mýdlo Mýdlo tenzid, detergent (látka snižující povrchové napětí kapalin) C Na + hydrofobní část hydrofilní část

20 Vosky Estery vyšších mastných alkoholů s vyššími kyselinami Včelí vosk C 15 H 31 CC 31 H 64 palmitan myricylnatý Cetaceum (vorvaňovina)- C 15 H 31 CC 16 H 33 hexadecyl-palmitát Lanolín - tuk ovčí vlny s voskovitým podílem: mastné kyseliny navázany na cholesterol

21 Fosfolipidy základní stavební materiál biologických membrán (zevní vrstva buňky) CH mastná kyselina mastná kyselina R = + CH 3 N CH 3 CH 3 lecitiny (fosfatidylcholiny, PC) P R R = NH 2 kefaliny Buněčná membrána Lipidová dvojvrstva (5 nm), složená z fosfolipidů, cholesterolu, glykolipidů a připojených bílkovin

22 Řešené úlohy a schémata 1. Znázorněte D-sorbosu a) Fisherovou projekci b) Haworthovým vzorcem (oba anomery): H -D-sorbofuranosa D-sorbosa -D-sorbofuranosa 2. Znázorněte alkalickou a kyselou hydrolýzu tripalmitoylglycerolu. C CH C C tripalmitoylglycerol H glycerol - glycerol Na kyselina palmitová palmitan sodný (sodné mýdlo) Na

23 3. Řepkový olej získaný z řepky olejné se kromě potravinářství používá na výrobu bionafty (FAME fatty acid methyl ester), která se buďto sama nebo jako přísada ve směsi s ropnou naftou používá jako palivo ve vznětových motorech (dieslu). Princip výroby bionafty je založen na transesterifikací rostlinných olejů methanolem za bazické katalýzy. Znázorněte výrobu bionafty. Jako reaktant použijte triacylglycerol obsahující navázanou kyselinu olejovou, která tvoří 50-60% všech mastných kyselin (ve formě esterů s glycerolem ) v řepkovém oleji. CH C C CH 3 / CH 3 Na C - glycerol (glycerín) trioleoylglycerol methylester kyseliny olejové (bionafta) 4. Systematicky pojmenujte D-glukosu, znázorněte ji prostorovým vzorcem a určete konfiguraci na chirálních atomech.