EL-MO II Moleküle, Schulbuch

119 8.2 KOhlenhYDrate Die Ringformen der Monosaccharide Aldehyde und Ketone haben die Eigenschaft, Alkohole an die C=O-Doppelbindung reversibel addieren zu können. Die Additionsprodukte nennt man Halb-acetale (bei Aldehyden) bzw. Halbketale (bei Ketonen). Da die Monosaccharide sowohl Carbo- nylverbindungen als auch Alkohole sind, kann diese Addition bei den längerkettigen Monosacchariden innerhalb des Moleküls erfolgen. Dadurch bilden sich Ringe. Wer- den Sechserringe gebildet, so spricht man von Pyranosen (abgeleitet von Pyran); bei Fünferringen von Furanosen (Furan; Abb. 74.1). Glucose bildet Pyranosen. Dabei addiert die Alkoholfunktion am 5. Kohlenstoff-Atom an die Aldehydfunktion. Um die offenkettige Fischer-Projektionsformel in die Ring- formel überzuführen, legt man (1) das Molekül so, dass alle nach rechts weisenden OH-Gruppen hinsichtlich der „Ringebene“ nach unten, die nach links weisenden nach oben stehen. Die Ringstruktur ist durch die Fischer-Projektionsregel schon vorgebil- det. Nun dreht man (2) um die Bindung zwischen C 4 und C 5 , sodass die OH-Gruppe am C 5 in richtiger Stellung für die Addition steht. Dann erfolgt (3) der Ringschluss. Er führt zu zwei verschiedenen Strukturen, je nach Stellung der Carbonylgruppe. (Durch die Addition bildet sich ein neues asymmetrisches Zentrum.) Diese Struktu- ren nennt man Anomere und bezeichnet sie als α -D-Glucose (neue OH-Gruppe un- terhalb der Ringebene) und β -D-Glucose (neue OH-Gruppe oberhalb der Ringebene) (Abb. 119.1). Diese meist übliche Darstellung der Ringformen nennt man Haworth-Strukturen . Sie entsprechen den realen räumlichen Verhältnissen nicht exakt, da ein Sechserring natürlich nicht eben ist, sondern in der Sesselform vorliegt (Abb. 119.2). Die Anomeren sind diastereomer zueinander, haben also verschiedene chemische und physikalische Eigenschaften. Da der Ringschluss aber reversibel ist, sind sie in Lösung nicht voneinander zu trennen. Egal von welcher Form man ausgeht, in Lö- sung bildet sich immer ein Gleichgewicht aus offenkettiger Form und den 2 anome- ren Ringformen. Bei der L-Glucose sind die α - und die β -Form das exakte Spiegelbild der entspre- chenden D-Glucosen (Enantiomere!). Von den im letzten Kapitel genauer besprochenen Monosacchariden bildet die D- Galactose pyranose Ringformen. D-Ribose und D-Desoxyribose bilden Furanosen. Die D-Fructose bildet ebenfalls Furanosen. Das anomere Kohlenstoff-Atom ist hier das C 2 (Ketose!). Da bei allen Aldosen die offenkettige Form im Gleichgewicht vorliegt, muss in jedem Fall ein Aldehydnachweis möglich sein. Die Reaktion mit Fehling´scher Lösung be- stätigt diese Vermutung. Überraschenderweise reagiert aber auch Fructose mit Fehling´scher Lösung positiv, obwohl die Ketogruppe nicht oxidierbar ist. In stark basischer Lösung (Fehling 2) erfolgt aber eine Umwandlung der Fructose in ein Ge- misch aus Aldosen, die dann natürlich einen positiven Test ergeben. Daher reagieren sämtliche Monosaccharide mit Fehling´scher Lösung. Aus diesem Grund bezeichnet man Monosaccharide als reduzierende Zucker . ■ 119.1: Wie lautet die Haworth- Strukturformel von β -D- Mannose? (Benütz Abb. 117.2!) ■ 119.2: Wie muss die Strukturformel von β -L-Mannose aussehen? ■ 119.3: Bau ein Modell der α -D- Glucose und der β -D-Glucose mit einem Molekül-Modellbau- kasten! ÜBUNGeN ■ 119.1: Reduktionsvermögen der Monosaccharide Überprüf die reduzierende Wirkung von Gluco- se, Fructose und Galactose! Misch dazu gleiche Teile Fehling´sche Lösung 1 und Fehling´sche Lösung 2 in einer Proberöhre! Verteil die Mi- schung gleichmäßig auf 3 Proberöhren und setz in jeweils eine Proberöhre eine Spatel des zu untersuchenden Zuckers zu! Erhitz im Was- serbad! Entsorgung: Kanister S SCHülerVersuCH CHO C C OH H C C CH 2 OH OH H OH H H HO 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 C C C C CH 2 OH CHO OH OH H H OH H H HO 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 C C C C C OH H H OH CH 2 OH H HO 5 6 H OH H O C C C C O H OH H H OH CH 2 OH H HO C H OH C C C C O H OH H H OH CH 2 OH H HO C OH H Abb. 119.2: Sesselform der b -D-Glucose Abb. 119.1: Schema zur Überführung der offenket- tigen Form der Glucose in die Ringformen Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv