ĆWICZENIE 2

REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE WĘGLOWODANÓW

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z charakterystycznymi reakcjami barwnymi przy zastosowaniu jako materiału ćwiczeniowego czystych roztworów cukrów prostych, dwucukrów i wielocukrów. Reakcje te umożliwiają odróżnianie cukrowców od innych związków organicznych, a także pozwalają określić strukturę cząsteczki i stwierdzić obecność poszczególnych grup funkcyjnych. Równolegle należy określić właściwości nieznanego cukrowca oraz dokonać na tej podstawie jego identyfikacji.

Sprzęt i odczynniki:

• - statyw z probówkami, łaźnia wodna, szczypce drewniane do probówek

• woda wodociągowa, etanol 1% r-r rybozy, 1% r-r glukozy, 1% r-r fruktozy, 1% r-r sacharozy, 1% r-r skrobi, próbka nieznanego cukrowca.

• odczynnik Molischa (5% etanolowy r-r α-naftolu), kwas siarkowy, kwas solny 1+3, płyn Lugola, odczynnik Benedicta, odczynnik Barfoeda, Odczynnik Biala, odczynnik Seliwanowa.

Wykonanie ćwiczenia:

Dla roztworów wymienionych punkcie 1 wykonać szereg reakcji charakterystycznych i zamieścić w poniższej tabeli:

Reakcja i rodzaj cukrowca	Wynik	Obserwacje
1	2	3
1.Próba Molischa
woda
etanol
ryboza
glukoza
fruktoza
sacharoza
skrobia
nieznana próbka
2.Próba Lugola
woda
etanol
.......itd.
3.Próba Benedicta,
woda
etanol
.......itd.
4.Próba Barfoeda,
woda
etanol
.......itd.
5.Próba Biala,
woda
etanol
.......itd.
6.Próba Seliwanowa
woda
etanol
.......itd.

Identyfikację nieznanego cukrowca oprzeć na poniższym schemacie I i ująć osobno wyniki doświadczeń dla nieznanej próbki:

Próba	Wynik	Obserwacje
Próba Molischa
Próba Lugola
Próba Benedicta,
Próba Barfoeda,
Próba Biala,
Próba Seliwanowa
Nieznanym cukrowcem jest:

PRÓBA MOLISCHA - odróżnianie cukrowców od innych związków organicznych

Cukrowce pod wpływem stężonego kwasu siarkowego ulegają odwodnieniu, a produkty odwodnienia (furfural, hydroksymetylofurfural) tworzą z fenolami barwne produkty. W przypadku reakcji Molischa wynikiem kondensacji z naftolem jest produkt o fioletowej barwie. Dodatni wynik z odczynnikiem Molischa dają również inne związki organiczne: aldehydy, kwasy, aceton.

WYKONANIE:

Do probówek odmierzyć po 1 ml próbki oraz dodać po dwie krople odczynnika Molischa, a następnie podwarstwić 1 ml kwasu siarkowego (pipetą po ścianie ukośnie postawionej probówki). Na granicy warstw w obecności cukrowca powinien pojawić się fioletowy pierścień (często pojawia się zielony pierścień pochodzący od zanieczyszczeń naftolu).

PRÓBA LUGOLA - wykrywanie wielocukrów

Cukrowce o dużych wymiarach i uporządkowanej strukturze tworzą z jodem barwne kompleksy np. składniki skrobi: amyloza i amylopektyna barwią się na kolor niebieski i fioletowy, natomiast glikogen daje barwę brunatno czerwoną, a dekstryny - czerwoną.

WYKONANIE:

Odmierzyć do probówek po 1 ml badanych roztworów, następnie dodać po 1 ml płynu Lugola i rozcieńczyć wodą destylowaną do obj. ok. 10 ml wymieszać, zanotować wynik.

PRÓBA BENEDICTA-odróżnianie cukrów redukujących od nieredukujących

W próbie tej wykorzystuje się właściwości redukujące niektórych cukrów wynikające z obecności wolnych grup karbonylowych. Ma to miejsce w przypadku wszystkich monosacharydów oraz tych dwucukrów, których grupy karbonylowe nie są zablokowane. Odczynnik Benedicta składa się z soli miedzi CuSO₄ , czynnika alkalizującego Na₂CO₃ oraz cytrynianu sodu. Środowisko zasadowe sprzyja otwarciu pierścienia cukrowca, a cytrynian zapobiega wypadaniu w wodzie wodorotlenku miedzi(II). W obecności cytrynianu tworzy się rozpuszczalny kompleks miedziowy, który ulega rozpadowi z wytworzeniem nierozpuszczalnego osadu tlenku miedzi(I). Osad ten posiada zabarwienie w zależności od wielkości jego cząstek. Najdrobniejsze cząsteczki dają barwę zielonożółtą, większe- pomarańczową, a największe- czerwoną. Na podstawie barwy wytworzonego osadu można ocenić orientacyjnie stężenie cukru w badanej próbce.

Barwa i osad	Przybliżona zawartość cukru, %
zielona, bez osadu zielona, osad żółtozielona, osad pomarańczowa, osad czerwona, osad	0,1-0,3 0,5 1 1,5 >2

WYKONANIE:

Do probówek wprowadzić po 5 ml odczynnika Benedicta, następnie dodać po 8 kropli badanych roztworów. Zawartość probówek zamieszać i umieścić w łaźni wodnej na okres 5 min. Po tym czasie probówki wyjąć i oziębić pod bieżącą wodą. Na podstawie barwy i występowania osadu należy ocenić własności redukujące cukrowców, a także określić stężenie cukru w badanym roztworze. Jeżeli roztwory cukrów nie redukujących wykażą zmiany pod wpływem odczynnika Benedicta należy ocenić stopień hydrolizy cukru.

PRÓBA BARFOEDA - odróżnianie cukrów prostych od redukujących

Próba ta jest modyfikacją reakcji Benedicta. Redukcję jonów miedziowych prowadzi się bowiem w środowisku lekko kwaśnym (rozc. kwas mlekowy). Reakcja ta przebiega znacznie wolniej niż w środowisku zasadowym i jej szybkość jest różna dla cukrów prostych i dwucukrów redukujących. Grupa karbonylowa dwucukrów jest mało reaktywna i związki te ujawniają swój charakter redukujący dopiero po dłuższym ogrzewaniu (15 min.), gdy zajdzie ich hydroliza.

WYKONANIE:

Do probówek zawierających po 1 ml badanych roztworów dodać po 2,5 ml odczynnika Barfoeda. Próbki wstawić do łaźni wodnej. Zanotować wyniki po 3 i 15 min. ogrzewania. Właściwości redukujące należy oceniać przez obserwację dna probówki (wytrącony osad), gdyż często zmiany barwy całego roztworu są niewielkie.

PRÓBA BIALA - odróżnienie pentoz od heksoz

Pod wpływem ogrzewania z kwasem solnym z pentoz powstaje furfural, który reaguje z orcyną tworząc kompleks o zielonym zabarwieniu. Natomiast heksozy tworzą z orcyną żółtobrązowy produkt.

WYKONANIE:

Do probówek odmierzyć po 5 ml odczynnika Biała i ogrzewać w łaźni wodnej przez 3 min. Następnie do probówek wprowadzić po 1 ml badanych roztworów. Ogrzewać przez kilka minut i zanotować wynik.

PRÓBA SELIWANOWA - odróżnianie ketoz od aldoz

Pod działaniem kwasu solnego ketozy znacznie łatwiej niż aldozy przekształcają się w pochodne, które w kondensacji z rezorcyną tworzą czerwone produkty. Jeśli więc ogrzewać się będzie badaną próbkę przez okres krótszy niż 1 min., tworzące się zabarwienie świadczyć będzie o obecności ketozy. Natomiast po dłuższym okresie ogrzewania następuje izomeryzacja aldoz na ketozy i wynik będzie również dodatni.

WYKONANIE:

Do probówek odmierzyć po 1 ml badanych roztworów. Do każdej probówki dodać po 1 ml odczynnika Seliwanowa i 1 ml HCl (1+3). Ogrzewać w łaźni wodnej. Wynik odczytać po 30 sek. i 15 min. ogrzewania.

Schemat I

---