Kapcsolódás vízkilépéssel vagy kondenzációs reakció

Az előző videóban említettük, hogy mi a glükóz jelentősége egyszerű cukorként. Beszéltünk a molekulaszerkezetéről. Ebben a videóban azt szeretném bemutatni, hogyan szerepelhet építőegységként az összetettebb cukrokban és összetettebb szénhidrátokban. Idemásoltam két glükózmolekulát. Megszámozhatjuk a szénatomjaikat. Ez itt 1, 2, 3, 4, 5, 6. 1, 2, 3, 4, 5, 6. Ezek gyűrűs alakban vannak jelen. Most megvizsgáljuk, mi történik, ha ez az oxigénatom, amelyet rózsaszínnel jelölök, az egyik nemkötő elektronpárját arra használná, amit a szerves kémiában nukleofil támadás néven ismerünk, és ami az egyes számú szénatomon, a bal oldali glükózmolekulában történhet. Erre azért kerülhet sor, mert a egyes számú szénatom két oxigénatomhoz kapcsolódik. Az oxigénatomok elektronegativitása igen nagy, maguk felé húzzák a kovalens kötés elektronjait. Emiatt ezen a szénatomon részleges pozitív töltés alakul ki. Ez a nagy elektronegativitású oxigén pedig maga felé húzza az elektronokat ettől a hidrogéntől és a négyes szénatomtól a jobb oldali glükózmolekulában. Így részlegesen negatív töltésű lesz. Ettől nukleofillá válik. Vonzódik ennek a szénatomnak a magjához, amely részlegesen pozitív töltésű. Így a nemkötő elektronpárját felhasználva kötést hoz létre. Megosztja a szénatommal, így a szénatom elengedhet egy másik kötést. Elengedheti mindkét elektront, amelyek ezt a kötést alkották. Mondhatnánk, hogy ezek visszakerülnek az oxigénatomra, és hidroxid-anion keletkezik. Esetleg előbb keletkezik egy hidroxid-anion, vagy ez a kötés azonnal megköt egy hidrogéniont az oldatból, egy arra tévedt oxóniumionból. Ezzel tehát kialakítható egy kötés egy hidrogénionnal, amely lényegében csak egy proton. Elektron nélkül a hidrogénatom csupán egy proton. Mi lesz ebből? Nos, ezzel összekapcsolódik a két glükózmolekula, ahogyan az ábra mutatja. Fontos, hogy tudjuk követni, hogy a molekula melyik részéből mi lesz. Az az oxigén ott ugyanaz, mint itt ez az oxigén. Ez a kötés itt a négyes szénatomon, jobbra az oxigéntől, ugyanaz, mint ez a kötés itt. Ebből, ahol ez az elektronpár kötést létesített az egyes szénatommal, (ezt átírom rózsaszínnel) ebből jön létre ez a kötés. Ez az oxigénatom ugyanaz, mint ez az oxigénatom. Ebből az elektronpárból pedig az a kötés lett, amely a hidrogénatomhoz kapcsolódik. (Ezt átírom kékkel) Ez a kötés lett belőle. Az egyetlen különbség, amint a rajzon is látható, hogy ez az oxigén (elnézést, ez a másik oxigén) most ez egyes szénatomhoz kötődik itt, és a négyes szénatomhoz ott. Ezt már megjelöltem. Az egyes szénatomhoz a bal oldali molekulában, a négyes szénatomhoz a jobb oldali molekulában. Ám egy kötéssel még egy hidrogénatomhoz is kapcsolódik. Ahogyan ábrázoltam is, még mindig kötődik egy hidrogénatomhoz. Pozitív töltéstöbblete van. Ott fenn még semleges volt, de most ezeket az elektronokat megosztja. Mindkét elektronját megosztja egy kovalens kötés formájában, mintha egy elektronját odaadná a szénatomnak. Így pozitív töltéstöbblete alakul ki. Ami a semlegességet illeti, feltételezhetjük, hogy egy vízmolekula felvehetné ezt az iont, ezt a hidrogént, így ez a két elektron együtt – tehát a vízmolekula csak a hidrogén atommagját, a protont venné fel –, így ez a két elektron együtt visszakerülne az oxigénre, és az oxigén újra semlegessé válna. Így maradna egy... (hadd töröljem ezt ki) ...mivel ez a hidrogénatom hozzákapcsolódik ehhez az oxigénhez, marad egy oxóniumion. Ez így logikus. A folyamatban volt egy oxóniumion. A folyamatban volt egy proton, ami most is megvan. Most egy vízmolekulához kapcsolódik. Tehát elvettünk egy protont, majd visszaadtunk egyet, tehát a hozzáadott és elvett töltés kiegyenlítődött a rendszerben. A lényeg azonban, mint láttuk, hogy a két molekula összekapcsolódása során kilépett egy vízmolekula, azaz a rendszer leadott egy vízmolekulát. Felvett egy töltést, hogy kialakuljon a vízmolekula, de ami voltaképpen kilépett ebből a két molekulából, az nem más, mint ez a vízmolekula itt. Az a hidrogén ide került, az az oxigén ide került, az a hidrogén pedig ide került. Ezt a fajta reakciót, amelyben egy összetettebb molekula jön létre, egy hosszabb glükózlánc, dehidratációs, vízkilépéssel járó szintézisnek (kondenzációnak) nevezzük. Amit tehát éppen most nyomon követtünk, az egy dehidratációs, vízkilépéssel járó szintézis. Miért nevezzük dehidratációs szintézisnek? Nos, vízkilépés történt. Ha vizet vesztesz, akkor dehidratálódsz. És miért szintézis? Nos, két alkotórészt összekapcsoltunk, így egy nagyobb molekulát hoztunk létre. Ezt a reakciót kondenzációnak is nevezik. Ezzel a két glükózmolekula diszachariddá alakult át. Külön-külön monoszacharidok voltak, mint ez itt, a jobb oldalon. Mit jelent a monoszacharid szó? A „mono” jelentése „egyedüli” vagy „egy ”, a szacharid pedig a görög cukor szóból ered. Görög nyelven a cukor ha el nem rontom a kiejtést: „szakharon”. Amikor valamire azt mondják „szakharin”, az azt jelenti, hogy nagyon édes. Görög nyelven a cukor szakharon, A szacharid tehát azt jelenti, hogy cukor, egyszerű cukor. Az szacharid kifejezés általános értelemben nem csak az egyszerű cukrokat, a monoszacharidokat jelöli, de azokat is, amelyek két összekapcsolt cukorból állnak. Léteznek más egyszerű cukrok is, például a fruktóz és egyebek. Jelenthet sok cukorból összekapcsolódó poliszacharidokat is. A szacharidok egész csoportját szénhidrátoknak is nevezzük. Most ebből a két monoszacharidból kiindulva eljutottunk egy diszacharidhoz. Ez egy diszacharid, ami két monoszacharidból áll. Ez egy diszacharid, a maltóz, más néven malátacukor. Ennek az egész videónak az a lényege, hogy bemutassuk, miként lesz az egyszerű cukrokból, a monoszacharidokból diszacharid. Folytathatnánk tovább. Folytatódhatna a vízkilépéssel járó szintézis, azaz a kondenzációs reakció, újabb és újabb monoszacharidok hozzáadásával, egyre hosszabb láncok felépülésével. Ha így teszünk, ha egyre növekvő láncokat építünk, eljutunk a poliszacharidok világába. A poliszacharidokhoz, amelyekben sok egyszerű cukor, azaz sok monoszacharid kapcsolódik össze. Ezt most a cukrok példáján láttuk, de ez egy olyan jelenség, amivel a kémiában gyakran találkozunk. Az alapegységeket, ami most egy egyszerű cukor, általános kifejezéssel élve monomereknek nevezünk. Amikor sok ilyen monomer kapcsolódik össze, azt polimernek nevezzük. A poliszacharidok rendkívül jelentősek, ma valószínűleg te is ettél valamilyen poliszacharidot, és valószínűleg, sőt egész biztosan most is van némi poliszacharid a sejtjeidben elraktározva. Ha veszünk egy nagy csomó glükózmolekulát, és az előbbi folyamatot ismételve összefűzzük őket, ezt a növényekben gyakran keményítő formájában találjuk meg. Tehát a növényekben található egyik poliszacharid, a keményítő, sok összekapcsolt glükózmolekulából áll. A sejtjeidben gyorsan hozzáférhető energiaraktárakat alkot a glikogén, amely glükózmolekulák sokaságából áll. Ezek a makromolekulák, ezek a poliszacharidok, amelyek sok egyszerű cukormolekulából, sok összekapcsolódott monoszacharidból állnak, nagyon gyakoriak az élővilágban. Ezekkel táplálkozol, és ezeket raktározod most is a testedben.