DENEY 8 KARBONHĐDRAT REAKSĐYONLARI. Genel Bilgiler

Transkript

1 DENEY 8 KARBONHĐDRAT REAKSĐYONLARI Genel Bilgiler Karbonhidratlar hayvansal ve bitkisel organizmalarda önemli işlevler görürler. Kimyasal olarak karbonhidratlar, polihidroksi-aldehitler (aldozlar), polihidroksi-ketonlar (ketozlar) ve bu tür bileşiklerin türevleri halinde bulunurlar. Bu deneyde çeşitli genel karbonhidrat reaksiyonları yapılacaktır. Kullanacağınız karbonhidratlar, glukoz, fruktoz, sükroz, laktoz, nişasta ve selülozdur. Kimyasallar ve Malzemeler Susuz çinko klorür, asetik anhidrit, Tollens ayıracı (Tollens reagent), Benedict ayıracı (Benedict s reagent), %10 luk sodyum hidroksit çözeltisi, D-glukoz, fruktoz, sükroz, laktoz, nişasta, selüloz, %10 luk hidroklorik asit çözeltisi, metanol, (dibutyl pthalate) dibütil fitalat, turnusol, 100mL lik cam balon, su soğutuculu kondansatör, Büchner funnel, emici pamuk, filtre kâğıdı. Đndirgen ve Đndirgen Olmayan Karbonhidratlar Đndirgenlik etkisi Monosakkaritler Tollen ayıracı (deney 15 e bakınız) ve Benedict ayıracı gibi zayıf yükseltgen reaktifler tarafından kolayca okside edilirler. Benedict testindeki ayıraç, bazik çözeltideki bakır (Cu +2 ) iyonudur. O R C H R C O + Cu 2 O + 2 Cu + 5 OH sitrat O 3 H 2 O 1

2 Bakırın hidroksit olarak çökmemesi için sitrat ile kompleks oluşturması sağlanır. Kolaylık olması için sadece bakır iyonu gösterilmektedir. Monosakkaritlerde fonksiyonel grubu olan aldehit Cu(II) iyonunu Cu(I) iyonuna indirger. Çözelti genellikle maviden kirli yeşile döner, daha sonra da kırmızımsı bakır(i)oksit (Cu 2 O) laktoz çökeltisi oluşur. Disakkaritler ise kimyasal yapılarına bağlı olarak bu ayıraçla okside olabilir ya da olmayabilirler. Laktozda, iki monosakkarit biriminin arasındaki bağ, hemiasetal (potansiyel aldehit) karbonu içermediği için bu şeker kolayca okside olabilir. Buna karşın, sükrozda iki monosakkarit sükroz birbirine hemiasetal ya da hemiketal karbondan bağlandıkları için, potansiyel aldehit (veya α-hidroksiketon) grubu içermez ve kolaylıkla okside edilemez. Şekerler bu çeşit zayıf yükseltgen reaktifler kolayca indirgeyip indirgememe özelliklerine göre indirgen ya da indirgen olmayan olarak nitelendirilirler. Đndirgenlik Etkisi için Tollen Testi Deney 15 te tarif edildiği gibi Tollen ayıracıyla 3 tane test tüpü hazırlayın. Glukoz, sükroz ve size verilen bilinmeyen şeker çözeltisinden 5 er damla ayıraç tüplerine damlatarak, şekerlerin indirgenlik etkisini test edin. Đndirgenlik Etkisi için Benedict Testi Her biri 3 er ml Benedict ayıracı içeren beş tane test tüpünün dört tanesine 6 şar damla %5 lik glukoz, sükroz, laktoz ve verilen bilinmeyen çözeltiden damlatın. Benedict 2

3 çözeltisi içeren beşinci tüpü karşılaştırma için kullanın. Daha sonra bu test tüplerini içerisinde su kaynamakta olan bir beherin içine yerleştirerek kaynama süresince gerçekleşen renk değişimlerini not edin. Đndirgeyen şeker, çözelti içerisindeki konsantrasyonuna bağlı olarak, kırmızı, yeşil ya da sarı renkte çökelti halinde gözükecektir. Herhangi bir indirgeme durumu söz konusu olmadığında ise ayıracın mavi renginin sabit kalması beklenir. Beş tüp için de gözlemlediğiniz sonuçları kaydedin. Disakkaritlerin ve Polisakkaritlerin Hidrolizleri Disakkaritler ve polisakkaritler, asitlerin sulu çözeltileri kullanılarak kendilerini oluşturan monosakkaritlerine hidroliz olabilirler. Örneğin, sükrozun hidroliziyle eşit miktarlarda glukoz ve fruktoz elde edilirken, nişastanın hidrolizi sadece glukozu verir. Enzimler nişasta ve sükrozun sindiriminde bu reaksiyonları gerçekleştirirler. Bu deneyde de bu iki çeşit reaksiyona yer verilecektir. Sükrozun Asitle Hidrolizi 10 ml %5 lik sükroz çözeltisine, 1 ml %10 luk hidroklorik asit çözeltisi ekleyerek, test tüpünü kaynamakta olan suyun içerisinde yarım saat bekletin. Solüsyonu soğuttuktan sonra %10 luk sodyum hidroksit çözeltisiyle dikkatlice nötralize edin (sonucu turnusol ile test edin) ve elde edilen çözeltiye Benedict testini uygulayın. Sonucu daha önceki sükroz deneyinden elde edilen sonuçla karşılaştırın. Nişastanın Asitle Hidrolizi Deney için ilk önce nişasta çözeltisi hazırlayın: 1 g nişastayı 10 ml su ile, durgun bir süspansiyon elde edene kadar karıştırın ve karıştırmaya devam ederek bu süspansiyonu 120 ml kaynayan saf suyun içerisine ilave edin. Ekleme işlemi bittikten sonra da solüsyonu 2 dakika kadar kaynatın ve soğumaya bırakın. Daha sonra soğuyan çözeltinin bir kısmını 3

4 Benedict ayıracı ile, diğer kısmını ise bir-iki damla iyot-potasyum iyodür çözeltisi ile test edin. Nişasta iodin ile mavi renk verirken, monosakkarit ya da disakkaritlerinde herhangi bir renk değişimi gözlenmez. 10 ml nişasta çözeltisine, 1mL %10 luk hidroklorik asit çözeltisi ekleyerek, test tüpünü kaynamakta olan suyun içerisinde yarım saat bekletin. Solüsyonu soğuttuktan sonra %10 luk sodyum hidroksit çözeltisiyle dikkatlice nötralize edin (sonucu turnusol ile test edin) ve elde edilen çözeltinin bir kısmına Benedict testini, diğer bir kısmına ise iyot-potasyum iyodür testini uygulayın. Selüloz Asetat Selülozun her bir yapısal birimi üç hidroksil grubu içerir. Bu gruplar bilinen tipik alkol reaksiyonlarına uğrarlar. Örneğin, asit anhidritlerle ester oluşturmak üzere reaksiyon verirler. Suni ipek üretiminde kullanılan selüloz asetat, selülozun asetik anhidrit ile reaksiyonundan elde edilir. Selüloz aseteatı 10 ml diklorometan içerisinde çözün. Eğer çözelti bulanık ise, içerisindeki muhtemel suyu uzaklaştırmak için 0.5 g kalsiyum klorür ekleyerek, çözeltiyi saydamlaşana kadar çalkalayın ve oyuk kısmında az miktarda pamuk bulunan bir huni vasıtasıyla süzün. Berrak çözeltiyi 200 ml lik behere boşaltarak içerisine 3-5 damla dibutil fitalat ekleyin ve beheri çeker ocağa koyun. Dikolorometan, beherin içinde selüloz asetat film tabakasını bırakarak buharlaşacaktır. Tabakayı çıkartabilmek için az miktarda su ekleyerek bir spatül yardımıyla filmi gevşetin. Dibutil fitalat, kaynama noktası yüksek bir ester olup filmin 4

5 içerisinde çözünmüş halde bulunur. Plastikleştirici (yumuşatıcı) bir etki göstererek filmi kırılganlıktan korur. α-d Glukopiranoz Penta-Asetat Sentezi 0.1 g susuz çinko klorür ve 2.7 g asetik anhidrit alarak 100mL lik kuru cam balonun içerisine koyun. Kaynama taşı ekleyerek balonu kondansatöre bağlayın ve 5-10 dakika bir su kabının içerisinde sık aralıklarla çalkalamak suretiyle, çok miktarda çinko klorür çökene kadar kaynatın. Daha sonra yavaşça 0.5 g toz D-glukoz ekleyin. Ekleme esnasında reaksiyonun iyi gerçekleşmesi için yavaşça çalkalayın ve reaksiyon kabını 1saat kadar yine kaynayan suyun içerisinde ısıtın. 1 saatin sonunda cam balonu 60 ml buzlu suyun içerisine boşaltın ve reaksiyona girmeyen asetik anhidritlerin hidroliz olmasına yardımcı olmak için kuvvetlice çalkalayın. Bir müddet sonra ilk olarak ayrılan yağ yavaşça katılaşacaktır. Maddeyi filtre edin, soğuk suyla iyice yıkayın ve sınai ispirto ya da etanol ile yeniden kristallendirin. Madde saf olarak elde edildiğinde erime noktasının o C olduğu görülecektir. Sorular 1. Đndirgen ve indirgen olmaya şekerleri açıklayınız. 2. Nişasta iyodin ile mavi renk verirken monosakkaritler ve disakkaritler vermezler. Nedenini açıklayınız. 3. Selüloz ve selüloz asetatın diklorometan içerisinde çözünme farkı neden olabilir, açıklayınız. 5