Monosaharīdi: Vienkāršo ogļhidrātu grupa, kristāliskas vielas

Tie ir vienkāršo ogļhidrātu (sauktu arī par vienkāršo cukuru) grupa, kas nehidrolizējas. Visbiežāk tās ir saldas, bezkrāsainas, ūdenī šķīstošas, kristāliskas un cietas vielas. Vispārīgā monosaharīdu formula ir C_nH_2nO_n

 

 

Monosaharīdi satur vairākas hidroksilgrupas un karbonilgrupu. Monosaharīdu molekulas ir ar nesazarotām oglekļa atomu virknēm. Pašās molekulās oglekļu skaits var variēt no četriem līdz pat desmit atomiem, līdz ar to atkarībā no oglekļa atomu skaita molekulā monosaharīdus var iedalīt sīkāk. Piemēram, trīs oglekļa atomi ir triozes, četri — tetrozes, pieci — pentozes utt. Zemāk minēti zināmākie un biežāk lietotie piemēri:

• Triozes (C₃) — glicerīnaldehīds (aldoze); dioksiacetons (ketoze);
• Pentozes (C₅) — riboze, dezoksiriboze (aldozes); ribuloze, ksiluloze (ketozes);
• Heksozes (C₆) — galaktoze, glikoze, mannoze (aldozes); fruktoze (ketoze).

Monosaharīdi ir optiski aktīvas vielas. Tāpat tās ir kristāliskas, bezkrāsainas un arī saldas vielas, kam ir laba šķīdība ūdenī. Dažādiem monosaharīdiem var būt arī atšķirīgi salduma līmeņi. Ūdenī monosaharīdiem ir laba šķīdība, taču spirtā tiem šķīdība ir slikta, kamēr ēterī tie nešķīst nemaz. Karsējot, monosaharīdi karamelizējas vai vienkārši sadalās.

Monosaharīdi ir ķīmiski aktīvi savienojumi. To ķīmiskās īpašības var iepazīt pēc vairākiem reakciju veidiem:

• Karbonilgrupas reakcijas (reducēšanās, oksidēšanās, pievienojot ciānūdeņražskābi, pievienojot fenilhidrazīnu, kā arī notiekot pārvēršanās procesiem ar atšķaidītiem sārmiem);
• Pusacetālhidroksilgrupas reakcijas (reakcijas ar spirtiem);
• Hidroksilgrupu reakcijas (ar karbonskābju anhidrīdiem);
• Reakcijas, kurās mainās monosaharīdu oglekļa skelets (pilnīga oksidēšanās, rūgšana — pienskābā, spirta, sviestskābā un citronskābā).

${\displaystyle {\ce {C6H12O6 -> 2C2H5OH + 2CO2}}}$  Spirta rūgšana

${\displaystyle {\ce {C6H12O6 -> 2CH3 - CHOH - COOH}}}$  Pienskābā rūgšana

${\displaystyle {\ce {C6H12O6 + 3O -> C6H8O7 + 2H2O}}}$  Citronskābā rūgšana

${\displaystyle {\ce {C6H12O6 -> CH3 - CH2 - CH2 - COOH + 2CO2 + 2H2}}}$  Sviestskābā rūgšana

Monosaharīdu ieguve

Monosaharīdus var iegūt vairākos un dažādos veidos. Tos var sastapt un iegūt dabā un tāpat tos var iegūt arī sintētiski. Monosaharīdi var būt sastopami dabā, brīvā veidā, bet tāpat tie var būt atrodami gan kā disaharīdu, polisaharīdu, gan arī glikozīdu veidā, sastāvā. Kā piemērs no dabas ir minams svarīgs dabas process — fotosintēze. Fotosintēzes posma, procesa sākumā rodas monosaharīdi, kas tālāk pārvēršas arī par polisaharīdiem un disaharīdiem, kuri tad arī uzkrājās dažādās auga daļās. Kā sintētiskas iegūšanas piemērs ir glikozes iegūšana, hidrolizējot cieti. Sintētiski monosaharīdus var iegūt, izmantojot Aldolo kondensāciju. Tāpat monosaharīdus var iegūt arī nepilnīgi oksidējot daudzvērtīgus spirtus.

${\displaystyle {\ce {(C6H10O5)n + nH2O -> nC6H12O6}}}$  Glikozes iegūšana, hidrolizējot cieti.

${\displaystyle {\ce {6CO2 + 6H2O + Q-> C6H12O6 + 6O2}}}$  Fotosintēzes summārais vienādojums

Monosaharīdu izmantošana

Ikdienā monosaharīdi tiek izmantoti daudz. Piemērs ir glikoze, galaktoze un fruktoze. Glikoze ir svarīgs dzīvo būtņu enerģijas avots, tai ir liela nozīme uzturā un tas ir plaši izplatīts monosaharīds. Dabā glikozi var sastapt augļos, augu daļās, medū. Tāpat glikoze nelielos daudzumos ir cilvēku asinīs, kā arī tā ir atrodama dzīvnieku organismos. Papildus tam, glikozi izmanto dažādās jomās — rūpniecībā, ārstniecības līdzekļos, medicīnā un citur. Glikozes vārda nesējs ir vīnogas — tās ne tikai satur glikozi, bet tās arī izmanto vīna un citu alkoholisko dzērienu ražošanā. Galaktoze nav tik izplatīta, taču var minēt piemērus augļu gļotu sastāvā un minēt to, ka galaktozi iegūst hidrolizējot laktozi. Tāpat monosaharīds — fruktoze, kas ir vissaldākais cukurs, tiek izmantots lietojot augļus un medu, jo atrodas to sastāvā ar trīs reizes lielāku saldumu nekā glikoze.

• Britannica elektroniskās enciklopēdijas ieraksts
• Royal Society of Biology ieraksti par organisko ķīmiju
• Tabulas un aprēķini ķīmijā 8.—12. klasei