Из тетрасахаридов наиболее изучена содержащаяся в манне маннеотетроза. Молекула маннеотетрозы состоит из остатков галактозы (двух ее молекул), фруктозы и глюкозы. Другое название этого углевода – стахиоза, поскольку вещество содержится в клубнях растения Stachys tuberifera.
Если к молекуле углевода присоединен неуглеводный фрагмент, образуется уже упоминавшийся гликозид. Гликозиды очень распространены как в животном, так и в растительном мире, и их название часто отражает источник нахождения. Так, арбутин найден в листьях толокнянки (Arbutus uvaursi), салицин содержится в больших количествах в коре ивы Salix purpurea, рутин – в руте душистой (Ruta graveolens), индикан – в растениях рода Индигофера.
Очень интересно строение встречающихся в природе циклодекстринов – макроциклов из 6, 7 или 8 остатков глюкозы. Циклодекстрины образуются при ферментативном гидролизе крахмала – полисахарида (С6Н10О5)n. При обычном же гидролизе горячей водой образуются линейные осколки – декстрины (лат. dexter – «правый», по направлению вращения плоскости поляризации света). Вещества, содержащие разветвленные цепи из остатков глюкозы, называются декстранами, их молекулярная масса может достигать десятков миллионов! Частично гидролизованные декстраны используются как заменители плазмы крови (препарат полиглюкин).
Слизистую консистенцию имеют мукополисахариды (от лат. mucus – слизь), в составе которых содержатся также аминосахара и уроновые кислоты. К мукополисахаридам относятся гепарин и гиалуроновая кислота. Гепарина много в сердце, мышцах, печени, откуда и происходит его название (от греч. hepar – «печень»; отсюда и гепатит). Даже ничтожные количества гепарина предотвращают свертывание крови, то есть он служит природным антикоагулянтом (лат. coagulatio – «сгущение, свертывание»). Важным компонентом ряда биологических жидкостей является гиалуроновая кислота. Она содержится, например, в синовиальной жидкости в суставах. Именно в этой жидкости возникают кавитационные пузырьки, из‑за которых суставы могут щелкать. Первая часть названия этой кислоты происходит от греч. hyalos – «прозрачный камень, стекло»: впервые гиалуроновая кислота была выделена в 1934 году Карлом Мейером (1899–1990) и его сотрудником Джоном У. Палмером из стекловидного тела глаза.
К высокомолекулярным полисахаридам относится также целлюлоза (клетчатка) – главная составная часть растительных клеток (лат. cellula – «маленькая комната, клетка», уменьшительное от cella – «жилая комната»). Отсюда и целлофан (от «целлюлозы» и греч. diaphanes – «просвечивающий, прозрачный»; phanos – «светлый»), и целлулоид, и даже целлюлит. Для получения искусственных волокон целлюлозу сначала превращают в растворимые ксантогенаты (греч. xanthos – «желтый»), из которых готовят вискозные растворы. Любопытно стандартное сокращение широко применяемого в качестве флотационного агента этилксантогената натрия – sex (от англ. sodium ethyl xanthate). И это не единственный «секс» в химии (см. Тиофен).
При этерификации целлюлозы азотной кислотой получают ее нитраты – коллоксилин (от греч. kolla – «клей» и xylon – «древесина»), вязкий раствор которого называется коллодием, или пироксилин (от греч. pyr – «огонь» и xylon – «древесина»); оба нитрата легко сгорают; пироксилин используют при производстве бездымного пороха. Тот же состав, что у крахмала и целлюлозы, имеют содержащиеся в лишайниках полисахариды лихенин (лат. lichen – «лишайник») и инулин, который в больших количествах (более 10 %) содержится в клубнях девясила высокого (Inula Helenium), а также георгинов, цикория, земляной груши (топинамбура). Инулин относится к фруктанам, то есть состоит в основном из остатков фруктозы и потому рекомендуется диабетикам.
Полисахарид, построенный из галактозы, называется -галактаном. Разветвленный полисахарид гликоген (дословно «рождающий сладкое») содержится во всех тканях животных и человека (больше всего – в печени и мышцах) и легко расщепляется с высвобождением глюкозы. Содержащиеся в бурых водорослях полисахариды, получившие название альгиновых кислот (от лат. alga – «морская трава»), а также их соли и сложные эфиры применяются как пищевые добавки (Е400 – Е405).
В природе весьма распространены многочисленные производные сахаридов и продукты их окисления. Так, если в альдозе группа СН2ОН окислена до СООН, образуется уроновая кислота. галактуроновая кислота образуется в организмах при окислении моносахарида галактозы. В названиях этой и других уроновых кислот присутствует греческий корень из слова ouron – «моча». И это не случайно. Многие ядовитые вещества, попадающие в организм или образующиеся в нем в процессе окисления, образуют гликозиды глюкуроновой кислоты или ее сложные эфиры и выделяются с мочой. «Мочевой» корень (русский или греческий) содержится в названии множества веществ. Это сама мочевая кислота, открытая еще 1776 году К. В. Шееле в моче, и ее соли – ураты; мочевина (карбамид) – конечный продукт метаболизма белка у млекопитающих; ацильные производные мочевины – уреиды; сложные эфиры карбаминовой кислоты – уретаны, широко известны их полимеры – полиуретаны; компонент рибонуклеиновых кислот урацил; моноуреид щавелевой кислоты оксалуровая кислота. Прозрачно название ацетоуровой кислоты CH3CONHCH2COOH. К этому списку можно добавить ферменты уреазу, урокиназу и уриказу, желчный пигмент уробилин, уридиновую кислоту, циануровую кислоту, фульминуровую кислоту (она является изомером циануровой и была получена из фульмината ртути, отсюда и ее название), одно из бромпроизводных мочевины бромурал и т. д. Из мочевины и глиоксаля синтезируют ценное удобрение гликолурил С4Н6N4O2, молекула которого содержит два пятичленных цикла с двумя атомами азота в каждом. Несколько молекул гликолурила, соединенных метиленовыми мостиками в цилиндрическое кольцо, образуют макроциклическую молекулу. По форме эта молекула похожа на бочку или тыкву, поэтому ее назвали кукурбитурилом, от лат. cucurbitus – «тыква».
Карбоксильное производное мочевины H2NСОNH – COOH называется аллофановой кислотой. В свободном виде она не существует, известны только ее соли и эфиры – аллофанаты, название же произведено от греч. allophanes («кажущийся другим»). В производных мочевины тиурамах содержится сера (греч. theion). Еще один «мочевой» корень – в названии широко известного уротропина, который раньше применялся в медицине как антисептическое средство при инфекционных процессах в мочевыводящих путях (при его распаде в кислой среде выделяется формальдегид, являющийся сильным антисептиком). Вторая часть термина создана по аналогии с названием алкалоида атропина.
Для идентификации и выделения альдегидов и кетонов применяют семикарбазид. Это название получилось путем слияния префикса «семи» («полу-») и сокращенных терминов карбамид и гидразид. Термин карбамид (то же, что и мочевина) означает, что это вещество является амидом не существующей в свободном виде карбаминовой кислоты HN2COOH. А гидразид карбаминовой кислоты HN2CONHNH2 и есть семикарбазид. А почему он «семи»? Потому что «просто карбазид» – это OC(NHNH2)2 с двумя гидразиновыми группами. Интересно, что в словаре Брокгауза и Ефрона карбазидом назван азид карбаминовой кислоты H2NCO – N=N+=N–, причем для него указана температура плавления, практически совпадающая с температурой плавления вещества OC(NHNH2)2. Хорошо известно производное карбазида – дифенилтиокарбазон C6H5N=N – C(=S) – NHNHC6H5. Это вещество под названием дитизон (сокращение от дифенилтиокарбазон) нашло широкое применение в аналитической химии для определения катионов ряда металлов и металлоорганических соединений.
