설탕

탄수화물의 분류

당류의 기본 구분에는 단당류 또는 단당류라고도 하는 단순당과 복합당(다당류)의 두 가지 하위 그룹이 포함됩니다. 전자 그룹의 예로는 트리오스, 테트로오스, 오탄당 및 육탄당이 있습니다. 후자 그룹은 다당류뿐만 아니라 이당류, 삼당류 및 사당류를 포함한 올리고당을 수집합니다. 복합당은 최소 두 분자의 단당이 응축되어 형성되며 가수분해 중에 다시 분해됩니다. 복합당과 달리 단순당은 가수분해되지 않습니다.

단당류의 구조

일반화된 당의 공식은 단순 탄수화물과 복합 탄수화물이 동일하며 단당류 분자의 탄소 원자 수는 3에서 10입니다. 이 수에 따라 단당류는 각각 삼당류, 사당류, 오탄당 등으로 분류됩니다. 이들 그룹 중 알도오스(폴리히드록시알데히드)와 케토오스를 포함하며, 이들의 유사 등가물입니다. 예를 들어 알도트리오스/케토트리오스, 알도펜토오스/케토펜토오스 및 알도헥소스/케토헥소스와 같이 분자에 포함된 탄소의 수를 암시하는 적절한 이름에 접두사 aldo- 또는 keto-를 추가하여 명명됩니다. 단당류의 구조는 일반적으로 가지가 없는 탄소 사슬을 포함합니다. 그들이 포함하는 기능 그룹은 일반적인 위치를 가지고 있습니다. 알데하이드 그룹은 분자의 중간이 아니라 가장자리에 위치합니다. 폴리히드록시케톤의 경우 카르보닐기 –C=O는 항상 C-2 탄소에 위치합니다. 수산기의 수는 일반화된 공식을 사용하여 결정할 수 있습니다. 그들의 수는 분자에 존재하는 모든 산소 원자의 수에서 1을 뺀 것과 같습니다. 각 산소 분자는 최대 하나의 수산기와 연결될 수 있습니다.

단당류의 주요 화학적 성질

단당류의 특성은 두 가지 방식으로 설명할 수 있습니다. 일부는 피셔 투영 공식으로 설명할 수 있고 다른 일부는 실험을 통해 설명할 수 있습니다. 단당 용액은 분자 내 사슬 고리화로 이어지는 데스모트로피 평형의 효과를 나타낸다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 다음과 같이 표현할 수 있습니다.

단당류의 특징적인 반응

이들은 나타나는 특징적인 색상 또는 식별할 수 있는 다른 변화로 인해 주어진 준비에서 단순당을 감지할 수 있는 반응입니다.

1. 페닐히드라진과의 반응

카르보닐기의 산소 원자를 페닐히드라진 라디칼로 치환하는 축합 반응입니다. 그 반응의 등몰 과정은 단당류 페닐히드라존의 형성을 야기합니다. 두 번째 탄소 원자에 연결된 CH3OH 그룹은 사용된 과잉 시약과 함께 산화됩니다. 그 반응의 생성물은 케톤 그룹이고, 이것은 과잉 페닐하이드라진과 반응하여 오사존을 형성합니다. 생성물의 결정화가 용이하기 때문에 반응을 통해 단당류를 식별할 수 있습니다. 모양과 녹는점이 다르기 때문입니다.

2. 산과의 반응

n _C >4인 단당류를 강한 무기산과 함께 가열하면 탈수 및 고리화가 발생합니다. 이로 인해 푸란 유도체가 형성되며, 예를 들어 6탄당은 하이드록시메틸 푸란을 생성합니다. 이러한 제품은 페놀과 반응할 때 단당류의 정성적 및 정량적 식별을 가능하게 하여 착색 조합을 생성합니다. 반응의 특별한 범주는 진한 황산 의 존재 하에서 단당류와 α-나프톨의 알코올성 용액의 반응을 포함하는 Molisch의 시험입니다. 테스트된 준비물에 설탕이 포함되어 있으면 레이어의 인터페이스에서 빨간색에서 보라색에 이르는 색상의 링을 볼 수 있습니다.

3. 단당류 감소

분자에 유리 알데하이드 그룹이 포함되어 있으면 기본 환경의 환원 특성을 사용하여 산으로 산화할 수 있습니다.

4. 베네딕트의 시험

이 반응은 자유 알데히드 그룹을 포함하는 단당류를 포함합니다. 수산화나트륨이 있으면 수산화 구리(II)가 산화구리(I)로 환원되어 용액의 색이 파란색에서 녹색으로 바뀝니다. 이 특징적인 색상은 주황색 Cu ₂ O 현탁액과 파란색 Cu(OH) ₂ 의 두 가지 색상을 오버레이한 결과입니다. 사카룸 용액이 0.1%일 때 이미 결과를 제공하는 매우 민감한 테스트입니다. 고농도에서는 선명한 빨간색 침전물을 볼 수 있습니다.

5. Barfoed의 테스트

이 반응을 통해 구리 이온의 속도를 결정할 수 있고 단순당과 환원 이당류를 구별할 수 있습니다. 아세트산구리와의 반응 결과, 당은 카르복실산으로 산화되어 아세트산 과 적색 침전물 형태의 산화구리(I)를 생성합니다. 이당류는 단당류보다 훨씬 느리게 산화됩니다.

6. 셀리바노프 검사

제제에서 케토헥소스를 검출하는 방법입니다. 반응이 일어나려면 샘플을 진한 염산과 레조르신으로 가열해야 합니다. 그것의 특별한 특징은 5-hydroxymethylfurfural의 형성과 특징적인 체리색 또는 갈색-적색 침전물의 존재입니다. 가열 2분 후 출현하는 것은 케토헥소오스의 존재를 나타냅니다.

7. 톨렌스 검정

그것은 오탄당과 육탄당의 특징적인 반응으로 염산을 준비하는 것으로 구성됩니다. 오탄당의 경우 체리색, 육탄당의 경우 노란색/갈색의 존재를 유발합니다.

8. 비알 검사

Bial의 테스트를 통해 반응 중에 물을 잃고 염산과 철(III) 이온이 있는 상태에서 푸르푸랄을 생성하는 샘플의 오탄당을 식별할 수 있습니다. 푸르푸랄은 특징적인 녹색 복합체를 생성합니다.

복잡한 설탕의 화학 구조

당의 탄소 사슬은 많은 수산기를 포함하고 있기 때문에 서로 연결될 수 있습니다. O-배당체 결합을 사용하여 단당류 분자는 그들 사이에 아세탈 또는 케탈 유형 결합을 생성합니다.

이당류

이 그룹의 당은 두 단당류의 하이드록실 그룹을 배당체 결합으로 연결하여 생성됩니다. 이당류의 인기 있는 예로는 자당, 맥아당, 유당 및 트레칼로스가 있습니다.

다당류

이 당은 또한 배당체 결합을 포함하지만 이당류와 달리 단당류 중합체입니다. 구조에 따라 한 가지 유형의 단당류 구조의 반복이 있는 경우 호모글리칸이 될 수 있고, 다양한 유형의 단순당으로 구성된 경우 헤테로글리칸이 될 수 있습니다. 분자는 일반적으로 선형 또는 분지형 사슬로 존재합니다. 이러한 유형의 가장 중요한 화합물은 포도당 중합체, 즉 글루칸: 전분, 셀룰로오스 및 글리코겐입니다.

녹말

이 식물 다당류는 포도당의 매우 일반적인 저장고로서 백업 에너지원입니다. 화학적 용어로는 아밀로오스와 아밀로펙틴을 기원에 따라 다양한 비율로 혼합한 것입니다. 둘 다 동일한 단당류(α-D-글루코피라노스)로 만들어지지만 포도당 라디칼의 수에 따라 다릅니다. 아밀로오스는 나선을 형성하기 위해 휘어지는 단순하고 분지되지 않은 사슬과 6~8개마다 곡선을 이루는 200~300개의 글루코스 라디칼을 가진 용해성 전분입니다. 아밀로펙틴은 수십만 개의 포도당 라디칼을 포함할 수 있는 불용성 분지형 전분입니다. 그것은 또한 나선을 형성하지만 곡선은 24~30개의 포도당 라디칼마다 떨어질 수 있습니다.

다당류의 특성

1. 가수 분해

대부분의 단당류와 달리 다당류는 가수분해 반응을 거친다. 희석된 산이 있는 가열 조건이나 효소가 있는 상태에서 존재합니다. 반응 조건에 따라 생성물은 더 작은 분자를 갖는 다당류, 올리고당 및 반응을 겪는 다당류를 구성하는 단당류일 수 있다.

2. 요오드를 이용한 전분의 정성 분석

전분에 존재하는 아밀로오스는 일단 용해되면 공간을 휘감아 단당류의 자유 수산기 사이에 생성된 수소 결합에 의해 안정화되는 왼쪽 나선을 형성합니다. 요오드가 추가되면 아밀로오스는 반응의 결과가 아니라 나선형 내부에 시약 분자를 가두는 효과인 청색 착물을 형성합니다. 요오드의 특징인 색상은 요오드 분자 사슬을 따라 전자가 이동하고 생성된 복합체에 의한 빛의 흡수로 인해 발생합니다. 가열하면 수소 결합이 끊어지고 요오드가 방출되어 색이 흐려집니다. 아밀로펙틴과 요오드 사이의 반응에서 우리는 보라색과 붉은색을 볼 수 있습니다. 전분에 요오드를 첨가하면 색이 보라색과 파란색이 됩니다.