Questo è l’altro nome degli zuccheri, ad esempio: GLUCIDI Questo è l’altro nome degli zuccheri, ad esempio: C H HO O OH Gruppo aldeidico Guppo chetonico Glucosio Fruttosio

MA IN CHIMICA ORGANICA IL PROTAGONISTA E’ IL CARBONIO: Sia il gruppo aldeidico che quello chetonico possono essere ossidati o ridotti Ossidazione: perdita di elettroni Riduzione: acquisto di elettroni MA IN CHIMICA ORGANICA IL PROTAGONISTA E’ IL CARBONIO:

OSSIDAZIONE: AUMENTO DI LEGAMI CON ATOMI DI OSSIGENO, AZOTO, ALOGENI. Es. Ossidazione etanolo: 1stadio: formaz. gruppo aldeidico 2 stadio formaz. gr. Carbossilico (1 ossigeno in più)

RIDUZIONE: DIMINUZIONE DEI LEGAMI CON O (ANCHE DA LEGAMI DOPPI A SEMPLICI), N, X IN LUOGO DI ATOMI DI H Esempi: 1. Riduzione di acidi carbossilici (da 2 ad 1 atomo di O) 2. Riduzione di chetoni (da 1doppio legame CO ad un legame sempice)

Non è uno zucchero riducente Non manifesta mutarotazione ZUCCHERI RIDUCENTI Come detto, gli zuccheri possono presentare un gruppo aldeidico o un gruppo chetonico. Il primo gruppo funzionale è facilmente ossidabile a gruppo carbossilico (COOH) e conferisce un potere riducente maggiore del secondo. Il disaccaride saccarosio (il comune zucchero), è formato da una molecola di glucosio e da una di fruttosio, legate con legame -1,2-diglicosidico; per questo motivo non vi sono più gruppi carbonilici liberi con capacità riducenti.(viene meno la funzione emiacetalica) O H 1 2' Non è uno zucchero riducente Non manifesta mutarotazione Glucosio Fruttosio

Reattivo di Fehling La verifica sperimentale, di quanto sopra, si esegue con il reattivo di Fehling. In questo reattivo è presente lo ione rameico Cu2+, che viene ridotto (acquista 1e-) a ione rameoso Cu+. In ambiente basico (presenza di ioni OH-) lo ione rameoso precipita sotto forma di ossido rameoso Cu2O (insolubile in acqua) dal colore rosso-mattone. Il carboidrato, in grado di fornire il gruppo aldeidico o chetonico in soluzione acquosa (zucchero riducente) si ossida ad acido carbossilico.

PROCEDURA Materiale occorrente: Saccarosio (il normale zucchero), Glucosio o sciroppo di glucosio (reperibile nei negozi o in farmacia); Fruttosio (detto anche zucchero per i diabetici reperibile nei negozi e in farmacia); Reattivo di Fehling A e B; Acido solforico conc., acido cloridrico conc.; 1-Naftolo, alcool etilico al 95%; Alcune provette o contenitori di vetro similari (termoresistenti); Becco Bunsen, phon o bagno di acqua calda. Reattivo di Fehling A: In 100 ml di acqua distillata si sciolgono 7 grammi di solfato di rame (CuSO45H2O), di colore blu quando è in forma idrata (facilmente reperibile nei negozi di agricoltura e giardinaggio). La soluzione del solfato ha un colore celeste. Reattivo di Fehling B: in 50-70 ml di acqua distillata calda si sciolgono 34 grammi di sale di Seignette (tartrato doppio di sodio o di potassio, reperibile in farmacia) e 12 grammi di idrossido di sodio (NaOH), la comune soda caustica. Ottenuta la dissoluzione dei solidi si lascia raffreddare la soluzione e poi si aggiunge acqua sino a 100 ml. Le due soluzioni vanno conservate separatamente, al momento dell'uso si mescolano in parti uguali nella quantità necessaria per l'esperienza, la miscela delle due soluzioni, che ha un colore blu intenso, deve essere utilizzata entro non più di 20-30 minuti dalla preparazione.

PROCEDURA Si preparano 10 ml di reattivo di Fehling completo (5 ml sol. A + 5 ml sol. B) e tre provette contenenti 5 ml circa d’acqua distillata. In una provetta si versa una piccola spatolata di glucosio, nella seconda una di fruttosio e nella terza una di saccarosio; si agitano le provette e a ciascuna si aggiungono 3 ml di reattivo di Fehling. Scaldando la provetta contenente glucosio con la fiamma di un Bunsen (con il phon o con acqua calda); si nota in pochi secondi la formazione di un precipitato colore mattone di Cu2O. Lo ione Cu+2 si è ridotto a Cu+ e, il gruppo aldeidico del glucosio si è ossidato a gruppo carbossilico, formando l'acido gluconico. Operando, nella stessa maniera con la provetta contenete il fruttosio (chetoso), si nota che il precipitato si forma un po' più lentamente ed appare lievemente meno intenso. Questo indica una minore reattività riduttiva del gruppo chetonico. Glucosio Fruttosio Saccarosio Riscaldando la provetta contenente la soluzione di saccarosio non si forma alcun precipitato, in quanto il disaccaride non presenta siti carbonilici liberi disponibili per la reazione redox.

PROCEDURA Un altro saggio che viene utilizzato per riconoscere i carboidrati e quello di Molisch. Tale test è indicativo della presenza di monosaccaridi, disaccaridi e polisaccaridi. Il saggio si basa sulla disidratazione dei carboidrati in ambiente acido (per acido solforico conc.) che porta alla formazione di un derivato aldeidico. I pentosi sono disidratati a furfurale, mentre gli esosi a 5-idrossimetil furfurale. Furfurale 5-idrossi furfurale Ambedue i furfurali reagiscono successivamente, in ambiente acido, con il 1-naftolo producendo una molecola che è colorata in porpora.

PROCEDURA In una provetta inserire alcuni mg (5-10) di carboidrato (esempio saccarosio) ed 1 ml di acqua, aggiungere quindi 3 gocce di soluzione di naftolo (reagente di Molisch) agitare fino ad ottenere una soluzione omogenea. A questa soluzione cautamente aggiungere circa 1 ml di acido solforico concentrato tramite un pasteur, appoggiandolo direttamente sul fondo della provetta in maniera che l’acido solforico non si mescoli con la soluzione acquosa. La presenza di carboidrati è messa in evidenza dalla formazione di una colorazione porpora all’interfase tra l’acido (fase inferiore) e la soluzione del campione (fase superiore). In alternativa all’acido solforico si può utilizzare acido cloridrico concentrato (36%) come disidratante, apportando piccole modifiche alla procedura. In una provetta si introduce una punta di spatola del carboidrato, 2-3 gocce del reattivo di Molisch e 3 ml di HCl concentrato. La soluzione dopo agitazione deve risultare perfettamente limpida ed incolore. Viene quindi riscaldata per alcuni secondi con un phon o altra fonte di calore; durante la fase di riscaldamento la soluzione diventa di color viola sempre più scuro in presenza di carboidrati.

PROCEDURA La reazione inizialmente parte con un attacco nucleofilo sul gruppo aldeidico (sito elettrofilo) da parte del 1-naftolo (il gruppo OH rende il C in para ricco di elettroni). Segue un equilibrio protrotropico e per successiva eliminazione di acqua si ottiene il prodotto intermedio (A). A Un successivo attacco del 1-naftolo sull’intermedio A porta alla formazione di B, composto responsabile del colore porpora della soluzione. B

Zuccheri negli Alimenti La presenza di zuccheri riducenti negli alimenti può essere facilmente dimostrata ricorrendo quindi alla reazione di Fehling. Per eseguire la prova, si pone in una provetta 1 ml del liquido (es. aranciata) in cui si vuol evidenziare la presenza di zuccheri e si aggiungono 2 ml della miscela preparata. Si scalda il tutto alla fiamma per alcuni secondi. In presenza di zuccheri (riducenti) il liquido acquisterà una colorazione variabile tra il giallo-uovo, l'arancio ed il rosso mattone. Lasciando a riposo la provetta per un po' di tempo il colore si depositerà sul fondo sotto forma di un precipitato insolubile di ossido rameoso. Per apprezzare meglio la variazione cromatica, è opportuno che il liquido su cui si esegue il test sia il più possibile limpido. Nel caso di succhi di frutta contenenti particelle solide in sospensione, è meglio eseguire la filtrazione prima di effettuare la ricerca degli zuccheri.

Zuccheri negli Alimenti Se si vuole evidenziare la presenza dello zucchero del latte (il lattosio), è bene aggiungere inizialmente a 10 ml di latte tre o quattro gocce d'aceto o di succo di limone e scaldare per denaturare le proteine (le caseine) presenti, e farle precipitare. Si forma una sospensione bianca che viene filtrata per separare la parte proteica (solido) dalla soluzione. Sulla soluzione limpida si testa la presenza del Lattosio, sfruttando la stassa reazione vista prima. In presenza di quantità bassa di zuccheri riducenti negli alimenti, il colore della soluzione può essere verde torbido. (colore dovuto al blu del reattivo ed al giallo dell’ossido rameoso) acetale semiacetale Galattosio Glucosio

Saccarosio Glucosio + Fruttosio Inversione Saccarosio Come è stato detto e visto, il saccarosio non è uno zucchero riducente non avendo nella molecola nessuna funzione emiacetalica ma acetalica (legame glucosidico). Glucosio Fruttosio Trattando il saccarosio con una soluzione acida (HCl acq.) si ottiene la scissione del legame glucosidico della molecola con la formazione dei due esosi componenti, il fruttosio e il glucosio. Poiché dall’idrolisi si formano due zuccheri riducenti, la soluzione può ridurre di nuovo il reattivo di Fehling. Saccarosio Glucosio + Fruttosio In due provette con 5 ml di acqua distillata ciascuna si sciolgono due piccole spatolate di saccarosio commerciale. Una provetta serve come "bianco", mentre alla seconda si aggiungono 2 o 3 gocce di acido cloridrico 37 %; si scaldano entrambe al bunsen ed ad esse si aggiungono, ciascuna, 3 ml di reattivo di Fehling completo. Solo la provetta ove ha avuto luogo l'inversione presenta il precipitato di Cu2O.

SACCAROSIO Disidratazione del Saccarosio Il saccarosio, C12H22O11 può essere disidratato a carbonio con perdita di 11 molecole di H2O per azione dell'acido solforico concentrato. L’acido solforico concentrato è un fortissimo disidratante. In un beaker si introducono 30 g circa di saccarosio commerciale e su questi si versano, agitando con una bacchetta di vetro, circa 10 ml di acido solforico concentarto. In pochi secondi si forma una massa carboniosa scura, come riportato nelle figure sotto. ATTENZIONE: L’esperienza può essere fatta solo sotto una cappa o all’aperto. Durante la disidratazione oltre al vapor acqueo si forma anche anidride solforosa. Usando acido solforico concentrato, bisogna fare estrema attenzione nel manipolarlo, proteggere le mani con guanti adatti agli acidi forti. La reazione è fortemente esotermica.

CONCETTI ED ASPETTI CORRELATI ALDEIDI & CHETONI SEMIACETALI & ACETALI CARBOIDRATI MUTAROTAZIONE ZUCCHERI RIDUCENTI & NON RIDUCENTI LEGAME GLUCOSIDICO REAZIONI REDOX CHIMICA DEGLI ALIMENTI ATTENZIONE: NaOH è un prodotto corrosivo evitare di ingerirlo e di metterlo a contatto con gli occhi. Il solfato di rame, come tutti i sali di metalli pesanti, è velenoso. L’acido cloridrico al 37 % e soprattutto l’acido solforico concentrato vanno maneggiati con estrema attenzione.