Моносахариды - простейшие представители углеводов. Термин «углеводы» возник ещё в середине XIX в. в связи с тем, что многие представители углеводов описывались молекулярной формулой Сn(Н20)m и формально могли быть отнесены к гидратам углерода. Позже стали известны так называемые неклассические углеводы, не отвечающие приведённой выше общей формуле (дезоксирибоза С5Н10О4, аминосахара и ряд других). Тем не менее термин «углеводы» используют и в настоящее время наряду с менее употребительными терминами «сахариды» или просто «сахара».
К углеводам относят вещества от низкомолекулярных, включающих лишь несколько атомов углерода - моносахариды, до полимеров с молекулярной массой в несколько миллионов - полисахариды. Промежуточную группу составляют олигосахариды (от греч. oligos - несколько), состоящие из относительно небольшого числа мономерных звеньев.
25.1. Структура и стереоизомерия
Ещё в начальный период современной органической химии было установлено, что моносахариды обладают свойствами многоатомных спиртов и альдегидов (или кетонов). На этом основании их определяли и часто определяют до сих пор как полигидроксикарбонильные соединения, например НОСН2[СН(ОН)]nСН=0. Однако с этим не согласовывались некоторые химические свойства, что привело к представлению о циклическом строении моносахаридов.
Моносахариды как в кристаллическом состоянии, так и в растворе (более чем на 99%) представляют собой циклические полуацетали полигидроксикарбонильных соединений.
Возможность циклизации гидроксиальдегидов обусловлена двумя факторами. Во-первых, углеродная цепь может принимать клешневидную конформацию, вследствие чего сближенными в пространстве оказываются карбонильная группа и одна из удалённых гидроксильных групп. Во-вторых, нуклеофильная атака группой ОН электрофильного центра (карбонильный атом углерода) протекает самопроизвольно и приводит к циклическому полуацеталю (см. пп. 14.3.1). Схематически этот процесс изображён на примере б-гидроксиальдегида.