Химия природных лекарственных веществ (стр. 4 )

Расположение оксигруппы у последнего асимметрического атома углевода указывает на принадлежность углеводов к D - или L-ряду (справа (D) или слева (L)). Знак вращения (+) – вправо, (-) - влево - зависит от расположения заместителей у всех асимметрических атомов углерода. Углеводы, отличающиеся конфигурацией (расположением заместителей) только у соседнего с С=О группой углеродного атома, называют эпимерами. Наиболее распространены в природе пентозы и гексозы D-ряда.

Для изучения строения и конформаций моносахаров используют спектральные методы. ИК-спектроскопия позволяет установить размер цикла (пиранозные кольца поглощают в области770±14 и 914±13 см-1; фуранозные -799±17 и 924±13см-1); б - и в-фуранозиды имеют мало отличающиеся ИК-спектры, экваториальное положение связи С1-H характеризуется поглощением в области 844±8 см-1(в), аксиальное – 891±7см-1 (б);

6. Литература

, , Заиков . Москва, изд. «Наука». 1980 г., 173 с. , , «Практикум по химии природных соединений», Москва, 1966 г., стр. 11-45. Bock K. The carbohydrates. New York: Pergamon, 1990, 1246p. Лекционный материал.

7. Контроль:

Классифицируйте углеводы и укажите их природные источники. В каком виде могут углеводы содержаться в растениях? Как различают природные сахара по химической природе? Как определяют принадлежность углеводов к D - или L - ряду? Какие углеводы называются эпимерами? Напишите структурные формулы наиболее распространённых в природе пентоз и гексоз.

Занятие №5

1. ТЕМА: Выделение и анализ углеводов

.

2. Цель: Ознакомить студента с основными методами выделения и анализа углеводов

3. Задачи обучения: Студент должен научиться выделять и проводить анализ углеводов

4. Основные вопросы темы:

Получение L-Арабинозы из камеди. Триоксиглутаровая кислота из ксилозы. Получение инулина из клубней топинамбура Получение D-Лактоза из молока Получение D-Галактоза из лактозы Получение мальтозы из крахмала Получение сахарозы из свеклы

5. Методы обучения и преподавания: лабораторная работа

Лабораторная работа

Опыт №1. Получение L-Арабинозы из камеди. Сухую тонко измельченную камедь помещают в колбу на 500 мл и заливают 150 мл воды. После набухания добавляют 3,6 мл концентрированной серной кислоты, предварительно разбавленной 10 мл воды, перемешивают и нагревают на кипящей водяной бане 6 ч. К гидролизату осторожно добавляют мел до нейтральной реакции и продолжают нагревать еще час. Чтобы гидролизат не вспенивался, к нему добавляют несколько капель бутилового спирта. Осадок отфильтровывают и промывают 50 мл горячей воды. Фильтрат упаривают до 60—70 мл в фарфоровой чашке, охлаждают, отделяют от выпавшего гипса и продолжают упаривать до густого сиропа. В чашку с сиропом добавляют три объема спирта, перемешивают и выпавший осадок сырого продукта отфильтровывают. Чтобы получить чистую арабинозу, осадок смешивают с 10 мл воды и 20 мл спирта и снова фильтруют. Объединенные водноспиртовые растворы встряхивают с 0,5 г активированного угля, фильтруют и упаривают до сиропа. Заканчивают упаривание в вакууме. Сироп охлаждают, вносят кристаллик арабинозы и оставляют стоять. Как только начнется выпадение кристаллов, добавляют 10 мл спирта, смесь перемешивают и ставят в холодильник. Выделившуюся арабинозу отделяют от маточного раствора отсасыванием и перекристаллизовывают из 15 мл ледяной уксусной кислоты. Промыв препарат на фильтре небольшим количеством спирта, высушивают в вакууме. Выход 5 г. Арабиноза кристаллизуется обычно в ромбических призмах; т. пл. 159°С.

Опыт №2. Триоксиглутаровая кислота из ксилозы. Мелко нарубленные кукурузные кочерыжки помещают в коническую колбу, заливают 2%-ным раствором аммиака и оставляют стоять при комнатной температуре. Водный аммиак растворяет белковые и некоторые другие вещества, затрудняющие очистку триоксиглутаровой кислоты. Через сутки растительную массу отфильтровывают и отжимают на фарфоровой воронке. Экстракцию раствором аммиака повторяют. Отфильтрованный и хорошо промытый водой остаток переносят в большую круглодонную колбу, снабженную обратным холодильником, заливают 1 л 3%-ной серной кислоты и кипятят 5 ч. При этом происходит гидролиз пентозанов до пентоз. Для связывания серной кислоты в колбу добавляют порциями 30 г измельченного мела. Смесь отсасывают и промывают водой. Фильтрат с промывными водами упаривают до 200 мл в большой фарфоровой чашке. Концентрированный раствор перемешивают несколько минут с активированным углем, фильтруют и упаривают до сиропа.

Опыт №3. Получение инулина из клубней топинамбура. Клубни топинамбура измельчают на терке, загружают в коническую колбу, заливают 400 мл кипящей воды и, перемешивая, нагревают 10 мин. Содержимое колбы быстро отфильтровывают через складчатый фильтр, осадок промывают небольшой порцией горячей воды. При охлаждении из фильтрата выпадает инулин в виде порошка. Его отсасывают на фильтре и взвешивают. Выход около 20—30 г.

Опыт №4. Получение D-Лактозы из молока. Сыворотку, оставшуюся после удаления казеина, кипятят в фарфоровой чашке до коагулирования сывороточного альбумина. Его отфильтровывают через полотно. Раствор снова выпаривают до тех пор, пока из него не начнет выделяться лактоза. Выпавший после охлаждения сырой кристаллический продукт отсасывают на воронке Бюхнера и сушат. Упаривая дальше маточный раствор на водяной бане, получают вторую порцию лактозы. Выход сырого продукта 20—23 г.

Опыт №5. Получение D-Галактозы из лактозы. Лактозу, полученную в опыте №4, растворяют в 50 мл воды, приливают 1 мл концентрированной серной кислоты и кипятят 2 ч в круглодонной колбе емкостью 100 мл, снабженной обратным холодильником. К горячему (но не кипящему) раствору осторожно добавляют около 1 г активированного угля, перемешивают и нейтрализуют горячим насыщенным раствором едкого бария. Нейтрализацию контролируют бумажкой конго. Осадок отфильтровывают, к фильтрату добавляют около 1 мл ледяной уксусной кислоты и упаривают под вакуумом на водяной бане при температуре не выше 45°C. К теплому сиропу приливают 20 мл ледяной уксусной кислоты, раствор охлаждают льдом и вносят в него в качестве затравки кристаллик галактозы. Вместо затравки кристаллизацию можно вызвать трением стеклянной палочки о стенки сосуда. Через сутки - выделившиеся кристаллы галактозы отфильтровывают, промывают несколькими миллилитрами холодного метилового спирта и потом небольшим количеством эфира. Выход 4—5 г; температура плавления безводной галактозы 164—166°C, моногидрата 112—118°C; Температура плавления фенилозазона 196°С.

Опыт №6. Получение мальтозы из крахмала. Дисахарид мальтозу, или солодовый сахар [4-(б-D-глюкозидо)-б-D - глюкоза], получают в промышленности ферментативным расщеплением крахмала при помощи фермента ростков ячменя диастазы. Это пищевой, хорошо усвояемый сахар.

Выделение крахмала. Картофель очищают от кожуры и измельчают на овощной терке. Мезгу завертывают в двойной слой марли, опускают в большой стакан или чашку с водопроводной водой, интенсивно прополаскивают, отжимают и снова размачивают. В результате крахмал собирается на дне стакана, а клеточные стенки остаются в марле. Для более полной очистки крахмал промывают несколькими порциями холодной воды декантацией. Крахмал переносят на фильтр и высушивают на воздухе. Выход около 10%.

Гидролиз крахмала. Суспензию 50 г крахмала в 50 мл холодной воды вливают тонкой струей (перемешивая) в 1-литровую колбу с 350 мл кипящей воды. Колбу ставят на горячую водяную баню и нагревают 1 ч, чтобы получить хорошо проваренный крахмальный клейстер. Затем его охлаждают до 55°, прибавляют водную вытяжку из солода и перемешивают.

Солод готовят проращиванием ячменя. Для этого 50 г ячменя слегка смачивают водой и раскладывают на чашке Петри, время от времени увлажняя. Образовавшиеся через 3—4 суток ростки отделяют вручную от семян, отвешивают 10 г, растирают и добавляют 50 мл воды. После настаивания в течение часа при 30—40° полученную вытяжку фильтруют и используют для осахаривания крахмала.

Клейстер осахаривают 3—4 ч на водяной бане при 50— 60°. Реакция считается оконченной, когда проба с раство­ром иода не дает окраски. Раствор фильтруют и упаривают на водяной бане до 75 мл. К остатку приливают 125 мл 95%-ного спирта, хорошо взбалтывают и оставляют на ночь в делительной воронке. На дне воронки отделяются декстрины в виде вязкой жидкости, которую сливают. Спиртовой раствор упаривают в вакууме до сиропа, который вновь кипятят со 100 мл спирта. Спиртовую смесь выливают в делительную воронку, отделяют нерастворившийся слой, сливая его через кран, и оставляют на ночь. Раствор декантируют от дополнительно выделившегося осадка, кипятят с активированным углем, фильтруют, уголь промывают небольшим количеством спирта. Осветленный раствор оставляют на кристаллизацию, добавив несколько кристалликов мальтозы в качестве затравки.

Выпавшие кристаллы мальтозы очищают повторной перекристаллизацией из 85%-ного спирта. Таким образом, получают чистую мальтозу в виде порошка или бесцветных кристалликов, собранных в бородавчатые друзы. Выход 12—15 г; температура плавления моногидрата 102—103°С, безводной мальтозы 160—165°С.

Фенилмальтозазон. 'В сухую пробирку помещают 0,1 г мальтозы, 0,2 г хлористоводородного фенилгидразина, 0,3 г кристаллического ацетата натрия и 2 мл воды. Смесь нагревают 10 мин на кипящей водяной бане. По охлаждении выделяется желтый кристаллический осадок. Его отсасывают, промывают водой, перекристаллизовывают из воды с некоторым количеством спирта. Фенилмальтозазон — длинные пластинки или листочки лимонно-желтого цвета, образующие звездчатые скопления. Т. пл. 206°С.

Опыт №7. Получение сахарозы из свеклы. Сахароза, или б-D-глюкопиранозидо-в-D-фруктофуранозид — важнейший пищевой и промышленный продукт. Сырьевые источники — сахарная свекла и сахарный тростник.

Вымытую свеклу измельчают на терке в стружку и растирают в фарфоровой ступке пестиком в пасту. В 1 литровую колбу вливают 500 мл взмученного известкового молока, полученного из 15 г негашеной извести, вносят туда шпателем пасту и ополаскивают ступку небольшим количеством воды. На этой стадии извлекается сахароза и идет дефекация сахарного раствора. Закрыв колбу пробкой, оставляют ее на 2—3 ч, время от времени встряхивая. Затем содержимое колбы переносят в тканевый мешочек (из муслина или двух-, трехслойной марли), дают жидкости стечь в стакан и, наконец, сильно отжимают остаток. Выжимки из мешочка переносят в ту же колбу, добавляют 300 мл холодной воды и через некоторое время, после энергичного встряхивания, вновь отжимают. Таким же образом делают третью обработку 200 мл холодной воды. Содержание сахарозы в свекле 15—20%. После третьей обработки водой в выжимках ее остается не более 0,5%.