Глицеральдегид (глицераль, глицериновый альдегид,глицероза, 2,3-дигидроксипропаналь) — моносахарид из группы триоз с эмпирической формулой C₃H₆O₃, принадлежит к альдозам.^[1] Является простейшим представителем альдосахаров (альдоз) и единственным сахаром из группы альдотриоз.

Строение молекулы

Глицеральдегид изомерен диоксиацетону, отличаясь от него наличием альдегидной группы вместо кетонной. Так как глицеральдегид имеет хиральный центр (асимметричный атом углерода С₂) то, следовательно, он существует в виде двух энантиомеров с противоположным оптическим вращением: D- (R- или +) и L-(S- или -) стереоизомеров, а также рацемата (эквимолярной смеси энантиомеров). Структура глицеральдегида служит основой для номенклатуры оптических изомеров углеводов.

Циклическая форма для глицеральдегида отсутствует.

В живых организмах содержатся исключительно производные D-глицеральдегида.^[2]

Физические и химические свойства

D- и L-глицеральдегид представляет собой сладкое бесцветное кристаллическое вещество хорошо растворимое в воде (с образованием вязкого сиропа), малорастворимое в этаноле и диэтиловом эфире, нерастворим в неполярных растворителях. Водный раствор глицеральдегида обладает оптической активностью (вращает плоскость поляризации).^[3]

Рацемат глицеральдегид существует в кристаллическом состоянии в виде циклического димера — полуацеталя, который при растворении в воде диссоциирует с образованием раствора мономера (D- и L-энантиомеров).

В кислой среде глицеральдегид через ендиольную форму изомеризуется в дигидроксиацетон. В биохимических реакциях взаимопревращения глицеральдегида и дигидроксиацетона катализирует фермент триозофосфатизомераза. В щелочной среде глицеральдегид конденсируется с образованием смеси гексоз, при взаимодействии с дигидроксиацетоном образует гексулозы. С фенилгидразином легко образует озазон.

При восстановлении глицеральдегида боргидридами или алюмогидридами щелочных металлов (натрия, лития, калия) образуется трехатомный спирт глицерин или глицерол (1,2,3-тригидроксипропан), образующийся также при восстановлении дигидроксиацетона.

При мягком окислении глицеральдегида образуется глицериновая кислота (2,3-дигидроксипропановая кислота).

Биологическая роль, получение и применение

Глицеральдегид, в виде глицеральдегид-3-фосфата (глицераль-3-фосфата) является ключевым интермедиатом метаболизма гексоз во многих биохимических процессах: гликолиз, глюконеогенез, фотосинтез. В ходе гликолиза глицеральдегид-3-фосфат катаболизируется с образованием пировиноградной кислоты при аэробном гликолизе, либо молочной кислоты при анаэробном гликолизе.

В лабораторных условиях рацемат глицеральдегида может быть получен химически путем при:

• мягком окисления глицерина пероксидом водорода в присутствии диоксида марганца как катализатора (при этом также образуется дигидроксиацетон);
• окислением акролеина пероксокислотами (например, надбензойной кислотой);
• окислением ацеталя акролеина перманганатом калия в щелочной среде (с последующим омылением ацеталя глицераля).

Энантиомеры глицеральдегида синтезируют окислением соответствующих моносахаридов:

• L-(-)-изомер — окислением L-сорбозы;
• D-(+)-изомер — окислением D-фруктозы или D-маннита.

Глицеральдегид находит ограниченное применение для синтеза других сахаров.^[2]

См. также

• Моносахариды
• Триозы
• Глицерин

Литература

• Каррер, П. Курс органической химии. - М.: Химия, 1960. - 1216 с.
• Кочетков, Н.К. Химия углеводов / Н. К. Кочетков, А. Ф. Бочков, Б. А. Дмитриев. – М.: Наука, 1967. – 672 с.
• Березин, Б. Д. Курс современной органической химии: Учебное пособие / Б. Д. Березин. – М: Высшая школа, 1999. – 768 с.

Примечания