KOHLENHYDRATE C n (H 2 O) m. Was sonst noch passierte.... Der Professor berichtet in der Vorlesung über Zuckerkrankheit. Er sagt, dass der beste Nachweis.

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1 KOHLENHYDRATE C n (H 2 O) m

2 Was sonst noch passierte.... Der Professor berichtet in der Vorlesung über Zuckerkrankheit. Er sagt, dass der beste Nachweis immer noch die Geschmacksprobe sei: "Hier habe ich den Urin eines Zuckerkranken. Zur sicheren Diagnose muss man den kosten. Ich mache es Ihnen vor!" Und er steckt seinen Finger in das gelbe Gesöff und leckt ihn ab. "Nun kosten Sie den Urin bitte auch. Ein Mediziner darf sich vor nichts ekeln!" Gehorsam kommen die StudentInnen nacheinander nach vorn, stecken brav den Finger in die Lösung und lecken ihn ab. Sagt der Professor: "Das haben Sie gut gemacht. Sie haben auch bewiesen, dass Sie sich vor nichts ekeln. Jetzt lernen Sie bitte auch noch die Medizinertugend, genau hinzuschauen: Dann hätten Sie nämlich gesehen, dass ich zwar den Mittelfinger in die Urinprobe gesteckt habe - abgeleckt habe ich aber den Ringfinger!"

3 Kohlenhydrate Polyhydroxycarbonylverbindungen C n ( H 2 O) m Monosaccharide Oligosaccharide Polysaccharide Einfachzucker 2 (Disccharide) bis 10 über Sauerstoffbrücken durch Verknüpfung verbundene Monosaccharide vieler Monosaccharide gebildete,hochmolekulare Naturstoffe Glucose Maltose Stärke Fructose Saccharose Cellulose Galactose Lactose Ribose

4 Einteilung der Kohlenhydrate 2 Gruppen von Kohlenhydraten: abhängig von der Lage der C=O-Doppelbindung Aldosen besitzen eine endständige Aldehydgruppe -CHO Ketosen eine Ketogruppe -C=O -an den übrigen C-Atomen befindet sich in der Regel je eine OH-Gruppe. viele Gruppen von Kohlenhydraten: abhängig von der Anzahl der C-Atome …. Triosen, Tetrosen, Pentosen, Hexosen.....

5 Pentosen

6 Isomere besitzen stets die gleiche Summenformel

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8 Eigenschaften: Chiralität Voraussetzung: asymmetrische C-Atom(e)

9 Stereoisomerie- eine Art der Konfigurationsisomerie Stereoisomerie Moleküle mit gleichen Atomen und Atomgruppen, aber unterschiedlicher Anordnung, für n asymmetrische C-Atome existieren 2 n Stereoisomere Enantiomere Stereoisomere, die sich zueinander spiegelbildlich verhalten und identische Strukturen haben(auch gleiche phys. Eig.) Diasteromere (alle anderen!) Stereoisomere, die sich nicht wie Bild und Spiegelbild verhalten, die unterschiedliche Strukturen haben, und unterschiedliche physikalische und chemische Eigenschaften haben müssen

10 Wieviele Arten von Monosacchariden gibt es überhaupt? Ketohexosen 4 Aldohexosen 8 Ketopentosen 2 Aldopentosen 4 Ketotetrose 1Aldotetrosen 2 Aldotriose 1Ketotriose 1 Diose 1 Inclusive der Isomeren gibt es 46 natürlich vorkommende Monosaccharide

11 Hexosen-Konstitutionsisomere C 6 H 12 O 6 ta tü ta

12 Monosaccharide-Einfachzucker Hexosen - Monosaccharide mit 6 C-Atomen... C 6 H 12 O 6 Es existieren 16 Isomere Aldosen(Aldehydgruppe) und 8 Ketosen( Ketogruppe)‏ Die Stellung der Hydroxylgruppen ist dabei von entscheidender Bedeutung für die Art des Zuckers Entscheidung der D („dexter“=rechts) und L („laevus“=links) -Form: Stellung der OH-Gruppe an dem vom höchstoxidierten C-Atom am weitesten entfernten chiralen C-Atom

13 Glucoseisomere

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15 Ketten-und Ringformen der Glucose Glucose www@chemie.fu-berlin.deLetzte Änderung: 2004-06-08

16 Monosaccaride als Halbacetale Durch den intramolekularen Ringschluss bilden sich Halbacetale (Ether). Die neu entstandene OH-Gruppe nennt man halbacetalische oder glycosidische OH- Gruppe. Allgemein gilt:

17 Ringschluss und Bildung des Halbacetals Anomeres C-Atom mit glycosidischer OH-Gruppe

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19 Durch Reaktion der anomeren OH-Gruppe mit anderen Alkoholen entstehen Acetale, wobei die der Glucose Glycoside heißen Abhängig davon, ob die  - oder  -Form des Zuckers umgesetzt wurde, werden auch zwei verschiedene Glykoside gebildet: Methyl-  -D-glucopyranoseMethyl-  -D-glucopyranose Da nun die anomere OH-Gruppe gebunden ist, können  - und  -Form nicht mehr ineinander umgewandelt werden. Durch Reaktionen mit anderen Monosacchariden entstehen Di- und Polysaccaride bei Kondensationsreaktionen. Reaktionen

20 Polarisation des Lichtes In einem "normalen" Lichtstrahl kommen alle Schwingungsrichtungen vor. Durch einen Polarisationsfilter können außer einer alle (anderen) Schwingungsrichtungen absorbiert werden, wodurch man linear polarisiertes Licht erhält.

21 Funktionsweise des Polarimeters zB. Glucoselösung

22 Optische Aktivität Leitet man linear polarisiertes Licht durch eine Lösung einer chiralen Substanz, wird die Polarisationsebene gedreht. Diese Eigenschaft nennt man optische Aktivität. Enantiomer dreht die Ebene nach rechts - dies wird mit (+)bezeichnet Enantiomer um den gleichen Wert nach links: (-). D-Glucose rechtsdrehend (+), L-Glucose um den gleichen Betrag linksdrehend (-) Bei einem 1:1-Gemisch beider Enantiomere hebt sich die Drehung auf, ein solches Gemisch nennt man racemisches Gemisch oder Racemat.

23 Optische Aktivität Voraussetzungen

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25 Eigenschaften optisch aktiver Stoffe

26 Mutarotation Frische Glucoselösung verändert ihren Drehwert bis sie einen konstanten Wert erreicht. Man nennt diesen Effekt Mutarotation. Die Umwandlung der beiden Glucoseformen kann im Polarimeter beobachtet werden, da reine α-D-Glucose einen spezifischen Drehwinkel von +112° hat, reine β-D-Glucose von +18,7°. Nach Einstellung des Gleichgewichts, liegt ein Drehwinkel von +52,7° vor. Säure oder Base katalysieren diese Umwandlung massiv. AUFGABE: Berechnen Sie den Anteil der einzelnen Komponenten im Gemisch.

27 Optische Aktivität Zucker besitzen mehrere asymmetrische (chirale) C- Atome sie sind optisch aktiv +66.5°Saccharose -92,4°D-Fructose +52,7°Glucose im GG +18,7°  -D-Glucose +112°  -D-Glucose [  ] D 20 in H 2 O Spezifische Drehwinkel D-Linie des Natriumlichts λ = 589 nm bei 20°C

28 Fructose C 6 H 12 O 6 Fructose kommt in Früchten und im Honig, meist zusammen mit Glucose vor. Sie ist wasserlöslich und schmeckt süß. Fructose gehört zu den Ketohexosen. Sie liegt vorwiegend ringförmig vor – meist als 5-Ring (C2-C5-Ringschluss) Ketofuranose, auch als D- und L- Form, sowie  -und  -Form.

29 Strukturen

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31 Keto-Enol-Tautomerie Form der Isomerie- Glucose und Fructose stehen in wässriger Lösung im GG Die Keto-Enol-Tautomerie ist ein chemisches Gleichgewicht, in der sich ein Molekül mit eine Ketogruppe (Keto) in ein Molekül umgewandelt hat, wobei anstelle der C=O Doppelbindung eine Bindung von Hydroxylgruppe und C-Atom und eine Doppelbindung zwischen dem eben genannten und dem benachbarten C-Atom vorweist (Enol).

32 Keto-Enol-Tautomerie Form der Isomerie- Glucose und Fructose stehen in wässriger Lösung im GG Die Keto-Enol-Tautomerie ist ein chemisches Gleichgewicht, in der sich ein Molekül mit eine Ketogruppe (Keto) in ein Molekül umgewandelt hat, wobei anstelle der C=O Doppelbindung eine Bindung von Hydroxylgruppe und C-Atom und eine Doppelbindung zwischen dem eben genannten und dem benachbarten C-Atom vorweist (Enol).

33 vereinfacht dargestellt:

34 Nachweisreaktionen Glucose Glucoseoxidasetest Grünfärbung des Streifens Fehling-Probe weil reduzierende Wirkung durch die Aldehydgruppe der Kettenform: …....................................

35 Fehling-Probe Gleiche Volumina von Fehlingscher Lösung1 und 2 mischen (oder Benediktreagenz nutzen), einige Tropfen der Probe (Glucose/Fructose/Saccharose/Maltose) zugeben, danach vorsichtig erhitzen (Achtung Siedeverzug !!)‏ Auswertung: Beobachtungen: Saccharose Fructose Saccharose Maltose

36 Fructosenachweis Seliwanowreaktion Rotfärbung der angesäuerten erwärmten Resorcinlösung (Seliwanowreagenz) Fehling-Probe

37 Andere Monosaccharide RIBOSEGALACTOSE

38 Bedeutung der Monosaccharide Ribose, Desoxyribose Fructose Glucose BedeutungMonosaccharid Galactose

39 Bildung der Disaccharide Monosaccharidmoleküle werden durch Kondensation miteinander verbunden. Dabei wird je ein Molekül Wasser abgespalten. So entstehen ACETALE, deren Sauerstoffbrücke aus dem anomeren C-Atom eines und einer Hydroxylgruppe des anderen Monomeren gebildet wird. Bleibt eine der glycosidischen OH-Gruppen erhalten, reagiert das Disaccharid weiterhin reduzierend!

40 Maltose (Malzzucker)

41 Saccharose (Rohrzucker) α-D-Glucoseβ-D-Fructose

42 Lactose (Milchzucker) Kondenstionsprodukt aus D-Galactose und D-Glucose mit β-1,4-glycosidischer Verknüpfung

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45 Hydrolyse der Disaccharide = Invertzucker

46 Bei der Hydrolyse von Saccharose entsteht ein Gemisch aus 50% D-Glucose und 50% D-Fructose.Dadurch ändert sich der Drehsinn des polarisierten Lichtes (Inversion= Umkehrung): Saccharose: [a] D = + 66,5° D-Glucose: [a] D = + 52,7° D-Fructose [a] D = - 92,4° Die spezifische Drehung der Lösung ergibt sich dann : [a]D = ( + 52,7° )*0,5+ (- 92,4°) * 0,5= - 19,8° Das Gemisch heißt INVERTZUCKER Rohrzuckerinversion

47 Der spezifische Drehwinkel [a] D ist definiert als der Drehwinkel der Polarisationsebene linear polarisierten Lichtes beim Durchgang durch eine Schicht einer wässrigen Lösung (10cm) der Konzentration 1g Zucker pro 1cm 3 Lösung. der weiße Zucker ist reine Saccharose = Rübenzucker = Rohrzucker der braune noch mit Röststoffen verunreinigt bzw. nicht sauber auskristallisiert. Invertzucker ist eine Mischung aus Glucose (=Traubenzucker) und Fructose (=Fruchtzucker)