Chemia sacharozy, czyli ….

Prezentacja na temat: "Chemia sacharozy, czyli …."— Zapis prezentacji:

1 Chemia sacharozy, czyli ….
co można zrobić ze zwykłego cukru Sławomir Jarosz Instytut Chemii Organicznej Polskiej Akademii Nauk Kasprzaka 44/52, Warszawa

2 Chemia sacharozy, czyli ….
co można zrobić ze zwykłego cukru Sławomir Jarosz Instytut Chemii Organicznej Polskiej Akademii Nauk Kasprzaka 44/52, Warszawa

3 Ale najpierw trzeba wprowadzić kilka podstawowych pojęć
ZWYKŁY CUKIER Ale najpierw trzeba wprowadzić kilka podstawowych pojęć

4 Myślę, że będziemy mogli się porozumieć
Galeria Andrzeja Mleczki Myślę, że będziemy mogli się porozumieć Mimo bardzo dużej różnicy wieku i unikniemy następującej sytuacji …..

5

6

7 Cukier jaki jest, każdy widzi
Co to jest zwykły cukier ??? Cukier jaki jest, każdy widzi Jest to parafraza sławnego powiedzenia koń jaki, jest każdy widzi

8 Koń jaki jest, każdy widzi
pierwsza polska encyklopedia powszechna autorstwa Benedykta Chmielowskiego

9 Benedykt Joachim Chmielowski herbu Nałęcz (ur. 1700, zm
Benedykt Joachim Chmielowski herbu Nałęcz (ur. 1700, zm. 1763) – polski ksiądz katolicki, kanonik kijowski, pisarz dewocyjny. Zasłynął jako twórca pierwszej polskiej encyklopedii powszechnej wydanej pod typowym dla jego epoki tytułem: Nowe Ateny albo Akademia wszelkiej sciencyi pełna, na różne tytuły jak na classes podzielona, mądrym dla memoryału, idiotom dla nauki, politykom dla praktyki, melancholikom dla rozrywki erygowana [...] przez xiędza Benedykta Chmielowskiego dziekana rohatyńskiego, firlejowskiego, podkamienieckiego pasterza. Encyklopedia miała dwa wydania, pierwsze w latach , drugie, uzupełnione i rozszerzone, w latach

10 Czy cukier jest tak ‘oczywistą oczywistością’
Autor encyklopedii uznał konia za zbyt oczywiste zwierzę, aby je opisywać (wówczas każdy szlachcic miał konia). Obecnie cytat używany jest na określenie czegoś tak oczywistego, że każdy wie, co to jest. Czy cukier jest tak ‘oczywistą oczywistością’ że nie trzeba go charakteryzować ??

11 Pierwsza cukrownia została wybudowana na Śląsku w 1802 r.
bezbarwne, krystaliczne ciało stałe, t.t. 184 °C [a]D = 66.7 Sacharozę na skalę przemysłową zaczęto otrzymywać na Bliskim Wschodzie z trzciny cukrowej już w starożytności. Cukier wyrabiano także w Indiach oraz Chinach. Do Europy sacharozę sprowadzili Grecy w IV wieku p.n.e. W ówczesnych czasach była stosowana jako kosztowny lek. Kiedy Ameryka została odkryta i założono na niej wielkie plantacje trzciny cukrowej, dostawy tego produktu do Europy znacznie wzrosły. Pierwsza udana próba otrzymania cukru z buraków cukrowych odbyła się w 1747 r. przez niemieckiego chemika Andreasa Sigismunda Marggrafa. Pierwsza cukrownia została wybudowana na Śląsku w 1802 r.

12 W miarę rozwoju produkcji cukier stał się dobrem powszechnym
Cukier był rarytasem Może król Staś na deser obiadów czwartkowych podawał cukier ?? tylko bardzo bogaci ludzie mogli sobie nań pozwolić W miarę rozwoju produkcji cukier stał się dobrem powszechnym Przed II wojną Melchior Wańkowicz powiedział: Cukier krzepi

13 Skąd bierze się cukier ???

14 UDP-glukoza + fruktozo-6-fosforan → sacharozo-6-fosforan + UDP
FOTOSYNTEZA to złożone reakcje syntezy związków organicznych z prostych substancji nieorganicznych (CO2, H2O), które odbywają się poprzez wykorzystanie energii świetlnej. Głównym związkiem powstającym w wyniku redukcji CO2 są cukry. Przebieg fotosyntezy jest uzależniony od dostępu światła, obecności chloroplastów z barwnikami asymilacyjnymi i odpowiednimi enzymami Reakcję fotosyntezy można zapisać w następujący sposób: 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2 ↑ Fotosynteza przebiega w chloroplastach w dwóch fazach: świetlnej i ciemnej. UDP-glukoza + fruktozo-6-fosforan → sacharozo-6-fosforan + UDP

15 Cukier jest dzisiaj obecny niemal we wszystkich gotowych potrawach
Cukier jest dzisiaj obecny niemal we wszystkich gotowych potrawach. Znajduje się też w produktach, które do słodyczy na pewno nie należą: keczupie (niemal połowę zawartości), sosach, majonezach, musztardzie, grzybach marynowanych, ogórkach konserwowych i innych przetworach, gotowanej szynce, salami, parówkach.

16 Cukier jest dzisiaj obecny niemal we wszystkich gotowych potrawach
Cukier jest dzisiaj obecny niemal we wszystkich gotowych potrawach. Znajduje się też w produktach, które do słodyczy na pewno nie należą: keczupie (niemal połowę zawartości), sosach, majonezach, musztardzie, grzybach marynowanych, ogórkach konserwowych i innych przetworach, gotowanej szynce, salami, parówkach. Sacharoza jest najtańszym złożonym produktem dostępnym handlowo !!! (1 kg kosztuje ok zł w detalu). Jest również produktem bardzo czystym i jednorodnym pod względem chemicznym Czystość dostępnego w sklepie cukru wynosi minimum 99.5%

17 Sacharoza jako odczynnik chemiczny
Nazwa produktu: Sacharoza Nr katalogowy: cz.d.a. – xxxx, cz. – xxxxx Przeznaczenie / zastosowanie: odczynnik analityczny lub chemikalia do syntez Przedsiębiorstwo: xxxxxxxxxxxxxxxxxxx Identyfikacja zagrożeń: Nie jest klasyfikowana jako substancja niebezpieczna Pierwsza pomoc: Po kontakcie z oczami: płukać wodą Po spożyciu znacznych ilości: skontaktować się z lekarzem jeżeli poszkodowany(a) poczuje się niezdrowo Postępowanie w przypadku niezamierzonego uwolnienia do środowiska: Zebrać na sucho, przekazać do likwidacji. Oczyścić zanieczyszczony teren (spłukać wodą). Obchodzenie się z substancją: Zapewnić skuteczną wymianę powietrza (wentylacja). Nie opróżniać do kanalizacji

18 Uważany był za ‘zdrowy’ i należało zachęcać do jego kupna
Cukier był rarytasem W miarę rozwoju produkcji cukier stał się dobrem powszechnym Cukier krzepi Przed II wojną Melchior Wańkowicz powiedział: Uważany był za ‘zdrowy’ i należało zachęcać do jego kupna

19 uległa DRAMATYCZNEJ zmianie !!!!!!
Dziś NIESTETY sytuacja cukru uległa DRAMATYCZNEJ zmianie !!!!!!

20 Dietetycy i lekarze zaliczają cukier do jednej z trzech "białych trucizn" naszego organizmu - pozostałe to sól i mąka. Tymczasem świadomie lub nieświadomie zjadamy go średnio 25 łyżek dziennie, czyli rocznie około 45 kg! (Statystyki te są zaniżane przez osoby chore na cukrzycę i te, walczące z nadwagą). Według badań, do normalnego funkcjonowania naszego organizmu, potrzebujemy zaledwie 7 g cukru dziennie. Nie jest łatwo ten poziom utrzymać, gdyż cukier uzależnia. Pobudza produkcję serotoniny w mózgu, a ta poprawia nasz nastrój. Kiedy poziom cukru we krwi rośnie, trzustka produkuje duże ilości insuliny, aby go obniżyć. Wtedy jego poziom spada poniżej normy. Skutek? Znużenie i wilczy apetyt na słodycze.

21 Dietetycy i lekarze zaliczają cukier do jednej z trzech "białych trucizn" naszego organizmu - pozostałe to sól i mąka. Tymczasem świadomie lub nieświadomie zjadamy go średnio 25 łyżek dziennie, czyli rocznie około 45 kg! (Statystyki te są zaniżane przez osoby chore na cukrzycę i te, walczące z nadwagą). Według badań, do normalnego funkcjonowania naszego organizmu, potrzebujemy zaledwie 7 g cukru dziennie. Nie jest łatwo ten poziom utrzymać, gdyż cukier uzależnia. Pobudza produkcję serotoniny w mózgu, a ta poprawia nasz nastrój. Kiedy poziom cukru we krwi rośnie, trzustka produkuje duże ilości insuliny, aby go obniżyć. Wtedy jego poziom spada poniżej normy. Skutek? Znużenie i wilczy apetyt na słodycze.

22 Dietetycy i lekarze zaliczają cukier do jednej z trzech "białych trucizn" naszego organizmu - pozostałe to sól i mąka. Tymczasem świadomie lub nieświadomie zjadamy go średnio 25 łyżek dziennie, czyli rocznie około 45 kg! (Statystyki te są zaniżane przez osoby chore na cukrzycę i te, walczące z nadwagą). Według badań, do normalnego funkcjonowania naszego organizmu, potrzebujemy zaledwie 7 g cukru dziennie. Nie jest łatwo ten poziom utrzymać, gdyż cukier uzależnia.

23 Dietetycy i lekarze zaliczają cukier do jednej z trzech "białych trucizn" naszego organizmu - pozostałe to sól i mąka. Tymczasem świadomie lub nieświadomie zjadamy go średnio 25 łyżek dziennie, czyli rocznie około 45 kg! (Statystyki te są zaniżane przez osoby chore na cukrzycę i te, walczące z nadwagą). Według badań, do normalnego funkcjonowania naszego organizmu, potrzebujemy zaledwie 7 g cukru dziennie. Nie jest łatwo ten poziom utrzymać, gdyż cukier uzależnia. Pobudza produkcję serotoniny w mózgu, a ta poprawia nasz nastrój. Kiedy poziom cukru we krwi rośnie, trzustka produkuje duże ilości insuliny, aby go obniżyć. Wtedy jego poziom spada poniżej normy. Skutek? Znużenie i wilczy apetyt na słodycze.

24 Jak wspomniano cukier jest dzisiaj obecny niemal we wszystkich gotowych potrawach. Znajduje się też w produktach, które do słodyczy na pewno nie należą. Dietetycy i lekarze zaliczają cukier do jednej z trzech "białych trucizn" naszego organizmu – pozostałe to sól i mąka. A zatem użycie cukru powinno być zminimalizowane Stosowane są SUBSTYTUTY cukru, które są SŁODKIE a jednocześnie niemetabolizowalne Mogą być one pochodną sacharozy (tzw. sukraloza) lub zupełnie innych związków (aspartam)

25 Modyfikacja sacharozy może być zrobiona :
Z destrukcją szkieletu: Z zachowaniem szkieletu:

26 Zastosowanie przemysłowe
sacharoza Zastosowanie przemysłowe Sukraloza 650 x bardziej słodka

27 Guma do żucia zwykle zawiera cukier
Guma do żucia zwykle zawiera cukier. Gdy w wyszukiwarce internetowej ‘wrzuci się’ hasło ‘guma do żucia’ dość częto pojawiają się linki do przychodni dentystycznych !!!!! Rozwiązaniem jest zastosowanie ‘sztucznego’ cukru Izomalt jest stosowany np. w gumach do żucia W zależności od proporcji izomerów gluko/manno guma jest bardziej lub mniej chrupiąca

28 Podstawiając odpowiednio sacharozę można otrzymać
Środki powierzchniowo czynne Ciekłe kryształy Biopolimery

29 Co będzie przy ‘wysokim stopniu podstawienia’ ???
E 473 (emulgator, dodatek do żywności E 472 ‘niski stopień podstawienia’ Co będzie przy ‘wysokim stopniu podstawienia’ ???

30 Niskokaloryczny substytut tłuszczów
OLESTRATM Dopuszczony przez FDA na rynek USA Dietetyczny ‘olej’ do smażenia frytek

31 Przejdźmy do właściwego problemu
Jak z sacharozy otrzymać (inne niż spożywcze) złożone związki o interesującym profilu (biologicznym) ??

32 Niewątpliwie najbardziej opłacalnym produktem otrzymywanym z sacharozy z destrukcją szkieletu jest (BIO)ETANOL C12H22O11 C2H5OH Saccharomyces cerevisiae Biopaliwo

33

34 M+

35 KRYPTAT potasu - supramolekularny kompleks kryptandu[2. 2
KRYPTAT potasu - supramolekularny kompleks kryptandu[2.2.2] z kationem potasu (atomy tlenu - kolor czerwony; atomy azotu - kolor niebieski

36 Chemia supramolekularna - dział chemii organicznej zajmującej się "nadcząsteczkowymi" strukturami, które powstają samorzutnie na skutek słabych oddziaływań międzycząsteczkowych takich jak: siły van der Waalsa i słabe wiązania wodorowe lub poprzez wzajemne, mechaniczne zaplecenie. Wiele cząsteczek ma skłonność do spontanicznego łączenia się w regularne struktury, które często mają inne własności niż wolne, wyjściowe cząsteczki. Typowym przykładem struktury nadcząsteczkowej jest helisa DNA, która składa się z dwóch polimerycznych cząsteczek kwasów nukleinowych połączonych razem słabymi wiązaniami wodorowymi.

37 Nagroda Nobla z Chemii 1987 Charles J. Pedersen (1904 - 1989)
Jean-Marie Lehn ( ) Donald J. Cram (1919 – 2001)

38 After taking a bachelor's degree in chemical engineering at the University of Dayton, I went to the Massachusetts Institute of Technology where I obtained a master's degree in organic chemistry. I did not remain at MIT to take a Ph.D In 1927, I obtained employment at the Du Pont Company in Wilmington, Delaware, through the good offices of Professor James F. Norris, a very prominent professor and my research advisor. At Du Pont, I was fortunate enough to be directed to research at Jackson Laboratory by William S. Calcott. I remained at Du Pont for my entire 42-year career as a chemist. Charles J. Pedersen In 1960 I returned to investigations in coordination chemistry, and decided to study the effects of bi- and multidentate phenolic ligands on the catalytic properties of the vanadyl group, VO. In the course of these investigations one of my experiments yielded an unexpected small quantity of unknown white crystals which I eventually identified as dibenzo18-crown-6, first crown ether. The last nine years of my career were spent in the further study of crown ethers. I retired from Du Pont in 1969.

39 After taking a bachelor's degree in chemical engineering at the University of Dayton, I went to the Massachusetts Institute of Technology where I obtained a master's degree in organic chemistry. I did not remain at MIT to take a Ph.D In 1927, I obtained employment at the Du Pont Company in Wilmington, Delaware, through the good offices of Professor James F. Norris, a very prominent professor and my research advisor. At Du Pont, I was fortunate enough to be directed to research at Jackson Laboratory by William S. Calcott. I remained at Du Pont for my entire 42-year career as a chemist. Charles J. Pedersen In 1960 I returned to investigations in coordination chemistry, and decided to study the effects of bi- and multidentate phenolic ligands on the catalytic properties of the vanadyl group, VO. In the course of these investigations one of my experiments yielded an unexpected small quantity of unknown white crystals which I eventually identified as dibenzo18-crown-6, first crown ether. The last nine years of my career were spent in the further study of crown ethers. I retired from Du Pont in 1969.

40 The reactions gave a product mixture in the form of an unattractive goo. Initial attempts at purification gave a small quantity (about 0.4 percent yield) of white crystals which drew attention by their silky, fibrous structure and apparent insolubility in hydroxylic solvents.

41 0,4%

42 Własne wyniki (S. Jarosz)

43 Inna możliwość syntezy makrocykli z sacharozy
Nagroda Nobla z Chemii 2005 Richard R. Schrock Robert H. Grubbs Yves Chauvin

44 Własne wyniki (S. Jarosz)

45 różne inne użyteczne produkty
C12H22O11 sacharoza różne inne użyteczne produkty

46 I to by było na tyle Czy są pytania ???