Мальтоза -- солодовый сахар, природный дисахарид, состоящий из двух остатков глюкозы; содержится в больших количествах в проросших зёрнах (солоде) ячменя, ржи и других зерновых.

2.7 Получение глюкозы кислотным гидролизом сахарозы

В результате гидролиза сахарозы (тростникового сахара) образуются глюкоза и фруктоза.

2.8 Получение глюкозы гидролизом целлюлозы

Внутримолекулярное замыкание цикла в циклическую полуацетальную структуру связано с возникновением нового хирального центра, аномерного атома углерода. Из одной энантиомернойоксоформы вследствие этого могут образоваться две хиральныедиастереомерные циклические полуацетальные формы - аномеры. Эти стереоизомеры обозначают как б- и в-формы. В фишеровских проекциях в D-ряду гликозидный гидроксил б-формы располагают справа, а в в-форме -- слева.

Диастереомерные циклические полуацетали могут через промежуточное образование оксоформы превращаться друг в друга:

На основании эпимеризации такого рода может быть дано объяснение явлению мутаротации. D-(+)-Глюкоза кристаллизуется из воды в виде б-D-(+)-глюкозы (б-D-(+)-глюкопиранозы) c [б]_D²⁰ = +111°, из пиридина она кристаллизуется в виде в-D-(+)-глюкозы (в-D-(+)-глюкопиранозы) с [б]_D²⁰ = + 19,2°. В водном растворе устанавливается равновесие, при котором имеется 36% б-D-(+)-глюкозы и 64% в-D-(+)-глюкозы, что дает для удельного вращения раствора усредненное значение [б]_D²⁰ = + 52,5°.

В водных растворах глюкоза существует в виде таутомерной смеси открытой и циклической форм (кольчато-цепная таутомерия). При растворении любого из индивидуальных аномеров происходит его превращение в другой аномер вплоть до достижения равновесного состояния, после чего соотношение таутомеров остается постоянным.

По сравнению с проекционными формулами лучшее представление о конфигурации полуацетальных циклических форм моносахаридов можно дать с помощью перспективных циклических формул по Хеворту.

Гидроксильные группы при атомах С₁ и С₂ б-D-глюкопиранозы находятся в цис-положении, в в-D-глюкопиранозе те же ОН-группы расположены в транс-положении. Циклические формулы по Хеворту находят широкое применение, хотя они и недостаточно точно передают истинное пространственное строение молекул. Наиболее энергетически выгодной конформацией является конформация кресла. б-D-глюкопираноза и в-D-глюкопираноза преимущественно должны существовать в следующих конформациях:

б-D-глюкопираноза в-D-глюкопираноза

Возможно существование двух конформаций типа кресла (К1и1К), которые энергетически неравноценны. D-Глюкопираноза обычно существует в конформации К1, в которой группы ОН экваториальны (лежат в плоскости кольца), а не в конформации 1К, в которой группы ОН аксиальны (перпендикулярны плоскости кольца).

Рисунок 4 - Конформации глюкозы: а), в) конформация К1, б) конформация 1К

Конформация К1 с экваториальным расположением гидроксильных групп энергетически более выгодна, в этой конформации гидроксилы оказываются более реакционноспособными, например по отношению к реакциям этерификации, и легче образуют глюкозидные связи.

На устойчивость конформации моносахаридов сильное влияние оказывает так называемый Д²-эффект, обусловленный присутствием в цикле атома кислорода. Д²-Эффект проявляется в том случае, если гидроксил при С₂ расположен аксиально, а заместитель при С₁ -- экваториально. При этом кислородные атомы гидроксилов при С₁ и С₂ и кислород цикла оказываются пространственно сближенными, что приводит к сильному отталкиванию одноименно заряженных атомов, вследствие чего конформация оказывается очень неустойчивой.

Второй эффект, связанный с влиянием кислорода в цикле, заключается в большей устойчивости производных по С₁ у б-аномера, несмотря на то, что в нем гидроксил занимает аксиальное положение, а в в-аномере -- экваториальное. Этот эффект, называемый “аномерным”, обусловлен взаимодействием диполя связи С--X (в частном случае С--О) и суммарного диполя неподеленной пары электронов атома кислорода и электронов цикла. Величина аномерного эффекта зависит от полярности связи С--X.Если заместитель X экваториален, то угол между диполями мал и отталкивание сильнее, при аксиальном заместителе угол значительно больше и взаимодействие слабее:

4. Химические свойства глюкозы

Алкилирование.Результат взаимодействия зависит от природы алкилирующего агента и условий реакции.Метанол в присутствии сухого НСlметилирует только полуацетальный или полукетальный гидроксил, образуя смесь б-и в-метилглюкопиранозидов. Алкилирование остальных гидроксильных групп удается осуществить только действием сильных алкилирующих средств, например, диметилсульфата (СН₃)₂SO₄ и щелочи.

б-D-глюкопираноза метил-б-D-глюкопиранозид метил-в-D-глюкопиранозид

метил-2,3,4,5-тетраметил-б-D-глюкопиранозид

- Ацилирование. Глюкоза легко этерифицируется с образованием сложных эфиров. Ацилирование обычно осуществляют избытком уксусного ангидрида в присутствии кислотных (H₂SО₄, ZnCl₂) или основных (CH₃COONa) катализаторов. Соотношение между б-и в-аномернымипентаацетатами можно регулировать, меняя условия реакции.

При повышенных температурах в результате взаимопревращений б-и в-ацетатов образуется смесь, состоящая на 90% из б- и на 10% из в-аномеров. При 0 °С образуется в основном в-аномер.

4.2 Реакции по карбонильной группе