فرایند پلیمریزاسیون

دید کلی

اصولا هر کسی که سر رشته‌ای از شیمی دارد، فرق بین یک جسم ساده اورگانیک مانند بنزن و ... و یک جسم پلیمری را می‌داند. اولین و عمده‌ترین فرقی که بین این دو نوع ماده وجود دارد، جرم مولکولی آنهاست. پلیمرها جرم مولکولی بسیار بالا از 10000 تا چندین میلیون دارند. پس جرم مولکولی ، شاخص تمایز بین جسم ساده اورگانیک و اجسام پلیمری است.

انواع پلیمرها

پلیمرها را به سه گروه عمده تقسیم می‌کنند:

• بیوپلیمرها یا پلیمرهای طبیعی مانند سلولز ، نشاسته ، پروتئینها و ...
  
  
• پلیمرهای معدنی مانند الماس ، گرافیت ، اکثر اکسیدهای فلزی و ...
  
  
• پلیمرهای سنتزی پلیمرهایی هستند که منشا آنها عموما مونومرهایی از نفت خام و قطران زغال سنگ است و ما با انجام فرآیندهایی ، پلیمرهای بسیار مفید می‌سازیم که امروزه زندگی بدون آنها ممکن نیست. با این فرایندها بطور کلی آشنا می‌شویم.

پلیمریزاسیون افزایشی

در این نوع پلیمریزاسیون ، از ترکیباتی که بند دوگانه (C ═ C) دارند، پلیمر می‌سازند. مثل تولید پلی اتیلن از اتیلن.

پلی اتیلن

C₂H₄ → (─ C₂H₄ ─)_n

در این واکنش ، اتیلن در اثر حرارت به پلی اتیلن تبدیل می‌شود. جرم مولکولی پلی اتیلن بین 1000 تا 20000 می‌تواند متفاوت باشد. یعنی بر حسب شرایط ، درجه پلیمریزاسیون یعنی همان n مولکول پلیمر را می‌توان کم یا زیاد کرد.

آکریلان

n(CH₂ ─ CHCN) → (─ CH₂ ─ CHCN─)_n

این پلیمر نیز از مشتقات اتیلن است. مونومر این پلیمر ، سیانید ونیل (آکریکونیتریل) است.

PVC

CH₂ ═ CHCl → (─ CH₂ ─ CHCl)_n

پلی وینیل کلراید یا PVC نیز از پلیمریزاسیون کلرید وینیل CH₂ ═ CHCl بوجود می‌آید.

کائوچو

کائوچو بر دو نوع است:

• کائوچوی طبیعی:
  
  کائوچوی طبیعی که از شیره درختی به نام Hevea بدست می‌آید، از پلیمریزاسیون هیدروکربنی به نام 2- متیل -3 , 1- بوتادین معروف به ایزوپرن به فرمول CH₂ ═ C (CH₃) ─ CH ─ CH₂ بوجود می‌آید:
  
  

CH₂ ═ C (CH₃) ─ CH ─ CH₂ → (─ CH₂ ─ C CH₃ ═ CH ─ CH₃)_n

• کائوچوی مصنوعی:
  
  چون در فرمول ساختمانی کائوچوی طبیعی پیوند دوگانه وجود دارد، به همین دلیل وقتی کائوچو را با گوگرد حرارت دهیم، این مونومرها پیوند پی خود را باز می‌کنند و با ظرفیتهای آزاد شده ، اتم گوگرد را می‌گیرند. در نتیجه کائوچو به لاستیک تبدیل می‌گردد. حرارت دادن کائوچو با گوگرد و تولید لاستیک را اصطلاحا ولکانیزاسیون (Vulcanization) می‌نامند و بهمین دلیل لاستیک حاصل را نیز کائوچوی ولکانیزه گویند.
  
  چند نوع کائوچوی مصنوعی نیز ساخته‌اند که از موادی مانند 1,3- بوتادین و جسمی به نام 2- کلرو 3 , 1- بوتادین معروف به کلروپرن به فرمول CH₂ ═ CHCl ─ CH ═ CH₂ و جسم دیگری به فرمول CH₂ ─ C(CH₃) ─ C(CH₃) ═ CH₂ به نام 3 , 2- دی متیل – 3 , 1- بوتادین به تنهایی یا مخلوط درست شده‌اند.
  
  کلروپرن بسهولت پلیمریزه شده و به نوعی کائوچوی مصنوعی به نام نئوپرن تبدیل می‌شود.

پلیمریزاسیون تراکمی

اگر در یک پلیمریزاسیون ، بر اثر واکنش مونومرها با هم ، مولکولهای کوچکی مثل H₂O و NH₃ و ... خارج شوند، این نوع پلیمریزاسیون را تراکمی می‌نامند. مثل پلمیریزاسیون گلوکز در تولید نشاسته و سلولز که منجر به خارج شدن آب می‌گردد و یا مثل بوجود آمدن نایلون که مانند مواد پروتئینی یک پلی آمید است و پلیمر شدن یک آمین دو ظرفیتی به نام هگزا متیلن دی آمین به فرمول NH₂ ─ (CH₂)₆ ─ NH₂ با یک اسید دو ظرفیتی به نام اسید آدیپیک HOOC ─ (CH₂)₄ ─ COOH بوجود می‌آید. در این عمل ، عامل OH_ اسید از دو طرف با هیدروژن گروه آمین NH₂_ تشکیل آب داده و خارج می‌شوند و باقیمانده‌های مولکولهای آنها با هم ، زنجیر پلیمر را بوجود می‌آورند. به شکل زیر:

... + NH₂ ─ (CH₂)₄ ─ NH₂ ─ HOOC ─ (CH₂ ─ COOH + ...

نایلون:

nH₂O + (─ NH ─ (CH₂)₆ ─ N(H) ─ CO ─ (CH₂)₄ ─ CO ─)_n

پلیمریزاسیون اشتراکی (کوپلیمریزاسیون)

اگر در عمل پلیمریزاسیون ، 2 مونومر مختلف با هم بطور مشترک پلیمر شوند و یک پلیمر را بوجود آورند، آن را کوپلیمر می‌نامند. مثلا یک نوع لاستیک وجود دارد، به نام بونا _ S که از پلیمریزاسیون دو جسم مختلف یکی به نام 3 , 1- بوتا دی‌ان CH₂ ═ CH ─ CH ═ CH₂ و دیگری به نام وینیل بنزن (استیرن) C₆H₅ CH ═ CH₂ بوجود می‌آید که قسمتی از فرمول ساختمانی آن به شکل زیر است:

--CH₂ ─ CH ═ CH ─ CH₂ ─ CH(C₆H₅) ─ CH₂

ماکرومولکولها

بسیاری از مولکولهای بیولوژیک ماکرومولکول یا پلیمرهایی با وزن مولکولی بالا حاصل اتصال پیش سازهای نسبتا ساده به یکدیگر می‌باشند. پلی ساکاریدها ، پروتئینها و اسیدهای نوکلئیک در اثر پلیمریزاسیون ترکیبات نسبتا کوچک دارای وزن مولکولی 500 دالتون یا کمتر ایجاد می‌گردند.

مقدمه

ماکرومولکولها از پلیمریزاسیون مونومرها ساخته شده‌اند. تعداد کل واحدهای پلیمریزه شده می‌تواند از دهها تا میلیونها واحد متفاوت باشد. سنتز ماکرومولکولها یکی از فعالیتهای اصلی مصرف کننده انرژی در سلول است.ماکرومولکولها ممکن است در کمپلکسهای سوپرامولکولی همایش بیشتری یافته و واحدهای وظیفه‌داری را تشکیل دهند. تقریبا تمامی مواد جامد موجود در سلولها آلی هستند. املاح غیر آلی و عناصر معدنی کسر بسیار کوچکی از کل وزن خشک را تشکیل می‌دهند. پلیمرها همچنین در صنعت به صورت مصنوعی ساخته می‌شوند که کاربردهای فراوانی دارند.

ماکرومولکولها از واحدهای منومری تشکیل شده‌اند

با وجود اینکه موجودات حاوی تعداد بسیار زیادی پروتئینهای مختلف و اسیدهای نوکلئیک هستند اساس ساختمانی آنها ساده می‌باشد. تعداد زیرواحدهای منومری ساده که از آنها این ماکرومولکولها ساخته می‌شوند کم بوده و در تمامی گونه‌های زنده یکسان می‌باشد.پروتئینها و اسیدهای نوکلئیک ماکرومولکولهای اطلاعاتی هستند. پلی ساکاریدهای متشکل از تنها یک نوع زیرواحد یا دو واحد تکراری مختلف نمی‌تواند همانند پروتئینها و اسیدهای نوکلئیک مولکولهای حاوی اطلاعات باشند. هر چند پلیمرهای قندی کوتاه متشکل از 6 نوع یا انواع بیشتری از واحدهای قندی که به شکل زنجیرهای شاخه‌دار می‌باشند دارای انواع ساختمانی و شیمی فضایی متفاوت بوده و اطلاعاتی در خود دارند که توسط سایر ماکرومولکولها شناسایی می‌گردند.

بهم پیوستن زیرواحدها نیاز به انرژی دارد

بسیار بعید به نظر می‌رسد که اسیدهای آمینه موجود در مخلوط بتوانند بطور خودبخودی با یکدیگر ترکیب شده و ایجاد یک مولکول پروتئینی با یک توالی بی‌همتا نمایند. بر حسب قانون دوم ترمودینامیک تمایل طبیعی به سمت افزایش بی‌نظمی در جهان است. برای سنتز ماکرومولکولها از واحدهای منومری آنها ، لازم است به سیستم در این حالت انرژی داده شود. بی‌نظمی اجزای یک سیستم شیمیایی را به صورت آنتروپی بیان می‌نمایند. ماکرومولکولها نسبت به اجزای تشکیل دهنده خود دارای پایداری کمتر و نظم بیشتری هستند.

ماکرومولکولها از واحدهای منومری تشکیل شده‌اند

با وجود اینکه موجودات حاوی تعداد بسیار زیادی پروتئینهای مختلف و اسیدهای نوکلئیک هستند اساس ساختمانی آنها ساده می‌باشد. تعداد زیرواحدهای منومری ساده که از آنها این ماکرومولکولها ساخته می‌شوند کم بوده و در تمامی گونه‌های زنده یکسان می‌باشد.پروتئینها و اسیدهای نوکلئیک ماکرومولکولهای اطلاعاتی هستند. پلی ساکاریدهای متشکل از تنها یک نوع زیرواحد یا دو واحد تکراری مختلف نمی‌تواند همانند پروتئینها و اسیدهای نوکلئیک مولکولهای حاوی اطلاعات باشند. هر چند پلیمرهای قندی کوتاه متشکل از 6 نوع یا انواع بیشتری از واحدهای قندی که به شکل زنجیرهای شاخه‌دار می‌باشند دارای انواع ساختمانی و شیمی فضایی متفاوت بوده و اطلاعاتی در خود دارند که توسط سایر ماکرومولکولها شناسایی می‌گردند.

بهم پیوستن زیرواحدها نیاز به انرژی دارد

بسیار بعید به نظر می‌رسد که اسیدهای آمینه موجود در مخلوط بتوانند بطور خودبخودی با یکدیگر ترکیب شده و ایجاد یک مولکول پروتئینی با یک توالی بی‌همتا نمایند. بر حسب قانون دوم ترمودینامیک تمایل طبیعی به سمت افزایش بی‌نظمی در جهان است. برای سنتز ماکرومولکولها از واحدهای منومری آنها ، لازم است به سیستم در این حالت انرژی داده شود. بی‌نظمی اجزای یک سیستم شیمیایی را به صورت آنتروپی بیان می‌نمایند. ماکرومولکولها نسبت به اجزای تشکیل دهنده خود دارای پایداری کمتر و نظم بیشتری هستند.

پروتئینها

پروتئینها ، ماکرومولکولهایی با وزن مولکولی حدود 6000 تا 1000000 هستند و از ترکیبات ساده‌تری به نام - آمینو اسیدها تشکیل شده‌اند. - آمینو اسیدها ، اسید کربوکسلیکی است که یک گروه آمینو ، ، به اتم کربن مجاور گروه کربوکسیل ، COOH- ، آن متصل شده است. نشانه (آلفا) موقعیت گروه آمینو را مشخص می‌کند. اتم کربن مجاور گروه کربوکسیل ، اتم نامیده می‌شود. فرمول عمومی این ترکیبات به صورت زیر است:

گروه بازی است و با اسیدها ترکیب می‌شود و تولید می‌کند. بنابراین در PH کم ، آمینو اسید به عنوان کاتیون عمل می‌کند و به سوی قطب منفی میدان الکتریکی کشیده می‌شود. گروه COOH- اسیدی است و با بازها ، تولید می‌کند. بنابراین در PH زیاد ، آمینو اسید به عنوان آنیون عمل می‌کند و به سوی قطب مثبت میدان الکتریکی کشیده می‌شود.

انسولین

انسولین نمایش خوبی از ساختمان سه بعدی حاصل از ترتیب پیچیده‌ای از آمینو اسیدهاست. این هورمون پروتئینی داروی مهمی در درمان دیابت است، زیرا قادر است متابولیسم گلوکز را تنظیم کند (بیوشیمی). انسولین حاوی 51 باقیمانده آمینو اسیدی در دو زنجیر A و B است. زنجیرها توسط دو پل دی‌سولفیدی با هم در ارتباط می‌باشند. همچنین چنین اتصالی باقیمانده سیستئین را به مواضع 6 و 11 زنجیر A متصل کرده، یک حلقه ایجاد می‌کند.

هر دو زنجیر به طریقی تا می‌خورند که برهمکنشهای فضایی حداقل و برهمکنشهای الکتروستاتیکی لندن و جاذبه‌های پیوند هیدروژنی حداکثر شود. این نیروها انسجام خوبی به ساختمان سه بعدی می‌بخشند. از آنجا که بیشتر روشهای سنتزی فقط بهره کمی از این ماده بدست می‌دهند، منبع اصلی انسولین هنوز پانکراس حیوانات ذبح شده است. پیشرفت در تهیه این ماکرومولکول از طریق روشهای مهندسی ژنتیکی ادامه دارد.

کربوهیدراتهای پلی ساکارید

پلی ساکاریدها ، پلیمر مونوساکاریدها هستند. از نظر تنوع در ساختمان ممکن آنها ، به خصوص در اندازه زنجیر و انشعاب قابل مقایسه با پلیمرهای آلکنی هستند، ولی در طبیعت در ساختن چنین پلیمرهایی بسیار محافظه‌کار است. سه تا از فراوانترین پلی ساکاریدها سلولز ، نشاسته و گلیکوژن می‌باشند که از مونومر گلوکز مشتق شده‌اند.

سلولز

سلولز پلیمر بی‌شاخه است. سلولز ، پلی- - گلوکوپیرانوزید است که از طریق C-4 پیوند دارد و از حدود 3000 واحد مونومر تشکیل شده و دارای وزن مولکولی در حدود 500000 بوده و بیشتر به صورت خطی است. رشته‌های سلولزی تمایل دارند که با پیوندهای هیدروژنی چندگانه به هم متصل شوند. تشکیل تعداد بسیار زیاد پیوند هیدروژنی باعث ساختمان کاملا سخت سلولز می‌شود و به عنوان دیواره سلولی مواد زنده کاربرد موثر دارد.

نشاسته

نشاسته پلی گلوکزی با پیوند استالی است و ساختمانهای متفاوتی است. به عنوان ماده غذایی در گیاهان ذخیره می‌شود و مانند سلولز به سادگی توسط محلول اسیدی به گلوکز تفکیک می‌شود. جرم مولکولی آن از 150000 تا 600000 است.

گلیکوژن

گلیکوژن پلی ساکاریدی است با جرم مولکولی نزدیک یک صد میلیون و با شاخه‌های فرعی زیاد. این ترکیب به عنوان منبع انرژی است و از نظر بیولوژیکی بسیار مهم می‌باشد، زیرا یکی از پلی ساکاریدهای اصلی برای ذخیره انرژی در انسان و حیوانات است. این ماده در مقادیر نسبتا بالا ، بخصوص در جگر و در محلهای غیر فعال ماهیچه‌ها ذخیره می‌شود.

اسیدهای نوکلئیک

اسیدهای نوکلئیک DNA و RNA پلیمرهای نوکلئوتیدها هستند. این پلیمرها اطلاعات ژنتیکی را ذخیره و انتقال داده و تعدادی از مولکولهای RNA در کمپلسکهای ماکرومولکولی دارای نقش ساختمانی هستند.

پلیمرهای سنتزی

پلیمرهای سنتزی امروزه جزو لاینفک زندگی ما می‌باشند. به هر جا که بنگریم، از رومیزیها تا ظرفهای پلاستیکی ، کیف و کفش و لباس ، اتومبیلها ، هواپیماها و ... همه از پلیمرها ساخته شده‌اند. مونومرهای پلیمرهای سنتزی اغلب از هیدروکربنهای گرفته شده از نفت خام می‌باشند. پلیمرهای سنتزی جرم مولکولی 10000 تا 44000000 دارند.

در زیرمجموعه پلیمرهای سنتزی ، پلیمرهایی با عنوان پلیمر مصنوعی داریم. این پلیمرها در اثر انجام یک سری واکنشها بر روی پلیمرهای طبیعی بوجود می‌آیند (فرایند پلیمریزاسیون). به عنوان مثال ، سلولز که یک یک پلیمر طبیعی است، در صنعت ، چندان کاربرد دارند، اما در اثر واکنش نیتراسیون یا متیلاسیون یا استیلاسیون به موادی تبدیل می‌شود که کاربرد بسیار ارزنده‌ای دارد. به عنوان مثال ، نیتروسلولز به صورت الیاف و یا در صنایع ورنی سازی کاربرد دارد

گلوکز

منابع گلوکز

گلوکز که در طبیعت به حالت آزاد و یا در ترکیب یافت می‌شود، نه تنها متداولترین قند است، بلکه فراوان‌ترین ترکیب شیمیایی طبیعت نیز محسوب می‌شود. گلوکز در حالت آزاد در اکثر گیاهان عالی‌تر ملاحظه می‌گردد. این قند ، همراه با D- فروکتوز در غلظتهای قابل ملاحظه در انگور ، انجیر و سایر میوه‌های شیرین و در عسل وجود دارد. همچنین در غلظتهای کمتر ، می‌توان آن را در خون و در لنف ملاحظه نمود.

سلولز ، نشاسته و گلیکوژن ، تماما از واحدهای گلوکز تشکیل شده‌اند. همچنین گلوکز بزرگترین جزء ساختمانی بسیاری از الیگوساریدها بویژه ساکاروز و بسیاری از گلیکوزیدها را تشکیل می‌دهد. این قند را می‌توان بروش تجارتی از هیدرولیز نشاسته ذرت به توسط یک اسید معدنی رقیق تهیه کرد. گلوکز تجاری حاصله ، در حد زیادی در کارخانجات شیرینی و مربا و الکل و کمپوت سازی مورد استفاده واقع می‌شود.

اثبات حلقوی بودن فرمول گلوکز

گلوکز به صورت زنجیری دارای پنج عامل الکلی آلدئیدی است. هر چند که گلوکز مانند آلدئیدها خاصیت احیاکنندگی دارد، یعنی مثلا در واکنش تشکیل آیینه نقره (احیای محلول آمونیاکی نیترات نقره) شرکت می‌کند، ولی مطالعات دقیق‌تر نشان می‌دهند که گلوکز تمام خواص آلدئیدها را ندارد، مثلا معرف شیف (Schiff) را ارغوانی نمی‌کند. (معرف شیف عبارت از فوشین بی‌رنگ شده بوسیله اسیدسولفورو است که با آلدئیدها مجددا رنگین و قرمز می‌شود) و همچنین با سولفیت سدیم رسوب نمی‌دهد.

از این رو ، امروز معتقدند که در گلوکز و سایر قندهای ساده ، در اثر واکنش درون مولکولی بین گروه الکلی و گروه کربنیل آلدئیدی یا کتنی ، یک سیستم حلقوی بوجود می‌آید. بدین ترتیب که در مورد گلوکز ، هیدروژن متصل به کربن شماره 5 ، به اکسیژن عامل آلدئیدی منتقل می‌شود و یک عامل الکلی تشکیل می‌شود و اتم‌های کربن شماره 1 و شماره 5 ، از طریق اتم اکسیژن متصل به اتم شماره 5 ، بهم ارتباط برقرار کرده و یک حلقه شش ضلعی بوجود می‌آید که در آن ،‌ مولکول گلوکز دارای 5 کربن نامتقارن ایزومر نوری خواهد بود.

فرم آلفا و بتای گلوکز

گلوکز در طبیعت ، قندی راست‌بر و دارای ساختار D و قدرت چرخشی 52,7+ می‌باشد. با تشکیل ساختمان حلقوی ، یک مرکز نامتقارن به تعداد مراکز قبلی افزوده می‌شود و دو ایزومر فضایی جدید که از نظر توان چرخش نور پلاریزه با هم تفاوت دارند، قابل تشخیص خواهند بود. این دو ایزومر ، بنامهای آلفا و بتا خوانده می‌شوند و از نظر خواص فیزیکوشیمیایی ، با همدیگر تفاوتهایی نشان می‌دهند.

درجه چرخش نور پلاریزه توسط α-D- گلوکز و β-D- گلوکز به ترتیب 112,2+ و 18,7+ است. دو شکل ایزومری آلفا و بتای قندها را آنومر (Anomere) می‌نامند. بر اساس قاعده هادسن (Hudsen) ، اگر عامل OH متصل به کربن شماره یک با عامل CH₂OH متصل به کربن شماره پنج ، موقعیت ترانس داشته باشد، آنومر از نوع آلفا و توان چرخش بیشتری را نشان می‌دهد. اما اگر دو فرم ذکر شده نسبت به هم در آرایش سیس باشند، مولکول دارای آنومری بتا خواهد بود.

پدیده موتاروتاسیون

هرگاه ایزومرهای آلفا و بتای گلوکز را که به صورت خالص تهیه شده‌اند، بطور جداگانه در آب حل کنیم، مشاهده خواهد شد که قدرت چرخشی در طی زمان تغییر کرده و به یک حالت تعادل 52,7+ می‌رسد. این نوع تغییر قدرت چرخشی را موتاروتاسیون (Mutarotation) می‌نامند. در حالت تعادل دریک محلول گلوکز ، همیشه یک‌سوم مولکول‌ها به شکل آلفا و دوسوم آنها به شکل بتا است.

واکنشهای گلوکز

اثر اسیدها

مونوساکاریدها در اسیدهای معدنی رقیق و گرم پایدارند، اما تحت اثر اسیدهای غلیظ مانند اسید سولفوریک ، ساختمان خود را از دست داده، تولید ماده حلقوی به نام فورفورال و مشتقات آن‌را می‌کنند. بعنوان مثال زمانی که گلوکز در اسیدکلریدریک قوی حرارت داده می‌شود، به 5- هیدروکسی متیل فورفورال تبدیل می‌شود. فوفورال‌ها در مجاورت فنل‌ها متراکم می‌شوند و ترکیبات رنگی بوجود می‌آورند که از آنها در رنگ سنجی قندها استفاده می‌شود.

اثر بازها

محلول غلیظ قلیایی‌ها مانند سود یا پتاس ، باعث پلیمری‌شدن و یا تجزیه قندها می‌گردد، ولی قلیایی های رقیق باعث توتومری قندها و تبدیل آنها به یکدیگر می‌شوند. بدین ترتیب ، فروکتوز و گلوکز و مانوزدر محیط قلیایی رقیق می‌توانند به یکدیگر تبدیل شوند و این تبدیل‌ها با تشکیل شکلهای حد واسط انولی ، که ان‌دیول‌ها (Enediols) نامیده می‌شوند، همراه است.

اکسیداسیون

اگر قندها بوسیله اکسید کننده‌های ضعیفی نظیر هیپویدیدسدیم و با توسط آنزیم‌ها بویژه در محل کربن آلدئیدی اکسید شوند، اسیدهای کربوکسیلیک هم ارز بوجود می‌آورند که به نام اسیدهای آلدونیک شناخته می‌شوند. به عنوان مثال ، D- گلوکز به اسید D- گلوکونیک به فرمول CH₂OH.(CHOH)₄.COOH تبدیل می‌شود. اگر از یک ماده اکسید کننده قوی‌تر نظیر اسید نیتریک استفاده شود، علاوه بر کربن آلدئیدی ، کربن دارای عامل هیدروکسیلی نوع اول نیز اکسید می‌شود.

این دسته از اسیدها با دو عامل کربوکسیل ، اسیدهای آلداریک یا ساکاریک نامیده می‌شوند. اسید D- گلوکاریک به همین ترتیب از D- گلوکز بوجود می‌آید.

اگر در منوساکاریدی عامل الکلی نوع اول اکسید و تبدیل به کربوکسیل گردد بدون آنکه عامل آلدئیدی اکسید شود، اسیدهای اورونیک حاصل می‌شوند. این نوع اکسیداسیون در آزمایشگاه بسادگی عملی نیست ولی در موجود زنده انجام می‌گیرد و این خود وسیله ای است که مقداری از مواد سمی بدن به شکل ترکیب با اسیدهای اورونیک به خارج دفع می‌شوند. اسید گلوکورونیک که از اکسیداسیون گلوکز بدست می‌آید، نمونه ای از این اسیدها می‌باشد.

احیا

آلدوزها در حضور آنزیم‌ها و یا در مجاورت هیدروژن و کاتالیزورهای معدنی ، احیا شده به الکل مربوط تبدیل می‌شوند. مثلا فروکتوز و گلوکز در اثر احیا به سوربیتول (الکل هگزا هیدریک ، D- گلوسیتول) تبدیل می‌شوند.

مشتقات گلوکزی

مشتقات گلوکزی بسیاری در حالت طبیعی یافت می‌گردند که برخی از آنها عبارتند از:

D- گلوکز آمین

این قند در زمانهای پیش از این ، به نام "چتیوزامین" مشهور بود و در مولکول آن به جای گروه هیدروکسیل کربن شماره 2 ، یک گروه آمینی جایگزین شده است. D- گلوکز آمین در بسیاری از پلی ساکاریدهای بافتهای مهره داران وجود دارد و واحد سازنده کیتین می‌باشد که در اسکلت خارجی حشرات و سخت پوستان وجود دارد. همچنین این قند ، در قندهایی با وزن مولکولی بالاتر ، مثل شیر انسان و در گلیکوپروتئین ها یافت می‌شود.

گلوکز-1- فسفات

استر گلوکوپیرانوز است که در آن ، یک گروه فسفات به اتم کربن 1 قند گلوکز از سوی اتصال α یا β پیوسته است. این ترکیب برخلاف گلوکز 6- فسفات ، قادر به احیای فری سیانید نیست و به‌سهولت با اسید ، هیدرولیز می‌شود. یک ترکیب با اهمیت بیولوژیکی ، α-D- گلوکوز پیرانوز-1- فسفات است که به آن استر کوری (Corister) نیز می‌گویند.

این ترکیب بصورت یک ماده حد واسط در گسستگی فسفرولزیی و سنتز پلی‌ساکاریدها (نشاسته و گلیکوژن) در گیاهان ، جانوران و میکروارگانیزمها و در سنتز ساکاروز در بعضی از باکتری‌ها دخالت دارد.

گلوکز-6- فسفات

گلوکز-6-فسفات ، یک ماده حد واسط کلیدی در متابولیزم کربوهیدراتها است. این ترکیب ، استر گلوکو پیرانوز با فسفات در وضعیت اتم کربن 6 است. این ترکیب را می‌توان از فسفریلاسیون گلوکز با آدنوزین تری فسفات ، بوسیله آنزیمهای هگزوکیناز (گلوکویناز) تهیه کرد. در مجاورت فسفوگلوکوموتاز ، گلوکز-6-فسفات با گلوکز-1-فسفات از مسیر گلوکز-1-6-دی فسفات که بعنوان یک کوآنزیم عمل می‌کند، دارای تبدیل متقابل است

گلوکوروینک اسید تنها اسید اوروتیکی است که اغلب در حیوانات می‌توان مشاهده نمود. این ماده دارای نقش بیولوژیکی است، یعنی تخمیر یک گلوکورونوزاید را از طریق ایجاد اتصال بین گروه احیا کننده و گروه SH₂ ، OH و یا NH₂ از دیگر ترکیبات ، انجام می‌دهد. بدین ترتیب ، مقداری از مواد سمی بدن به شکل ترکیب با اسیدهای اورونیک به خارج دفع می‌شوند.

گلوکز و متابولیسم

این گلوکز است که نقطه شروع "چرخه مایرهوف- رامبدن" می‌باشد، چرخه ای که کانال و مجرای اساسی تجزیه "مونوساکاریدها" در ماهیچه‌ها و در تخمیرهای میکروبی و تبدیل به پیرویک اسید می‌باشد. هگزوزهای دیگر به ناچار بایستی به گلوکز ایزومری تبدیل گردند، آنهم به شکل 1-فسفریک استر قبل از اینکه وارد این چرخه شوند.

D- گلوکز ، متابولیت عمده کربوهیدرات در غذای جانوری است. گلوکز به نحوی رضایت بخش ، تامین کننده حداقل 50% از کل انرژی مورد نیاز منازلها و انواع جانوران است. گلوکز بوسیله جذب از روده کوچک وارد جریان خون می‌شود. این قند از راه سیاهرگ کبدی وارد کبد شده و در آنجا بصورت گلیکوژن ذخیره می‌شود. مضافا قسمت دیگری از این قند وارد سیستم‌های بدن می‌گردد. چرخه گلوکز در بدن بوسیله کوری‌ها (GT. ، C.F. ، Cori) بصورت زیر می‌باشد:

گلوکز به سهولت بوسیله مخمر تجزیه شده و به الکل اتیلیک و دی‌اکسید کربن تبدیل می‌گردد. همچنین این قند بوسیله باکتریها متالیز شده و موجب تشکیل انواع فراورده‌ها مانند هیدروژن ، اسیدهای استیک و بوتیریک ، الکل بوتیل ، استون و بسیاری از فراورده‌های دیگر می‌شود