Carbohidrato significa hidrato de carbono. Este nombre se derivó de las investigaciones de los primeros químicos, quienes observaron que al calentar azúcares por un período prologado de tiempo, en un tubo de ensayo abierto, obtenían un residuo negro, carbón y gotas de agua condensadas en las paredes del tubo. Además, el análisis químico de los azúcares y otros carbohidratos indicaron que contenían únicamente carbono, hidrógeno y oxígeno y muchos de ellos tenían la fórmula general Cx(H2O)y.
Actualmente, el
nombre de carbohidratos se utiliza para designar una clase de compuestos que son aldehídos o cetonas polihidroxiladas, o sustancias que producen estos compuestos por hidrólisis (reacción con agua).
Polihidroxialdehidos
Polihidroxicetonas
H
CH2OH
C O
H C O H C OH CH2OH D-Gliceraldehido
H C OH HO C H H C OH H C OH CH2OH D-Glucosa
C O
CH2OH C O CH2OH
HO C H H C OH H C OH
Glicerona (Dihidroxiacetona)
CH2OH D-Fructosa
Monosacáridos: (ejemplo, la glucosa), o azúcares simples, no pueden ser fragmentados en moléculas más pequeñas por hidrólisis. Disacáridos: (ejemplo, la sacarosa), producen dos moléculas de monosacárido por hidrólisis. CHO CH2OH
H C OH HO C H
H
H C OH H C OH CH2OH D-Glucosa
O
HO
H OH
H
H CH2OH
H
OH OH
O O
H
H H CH2OH
OH
Sacarosa
Oligosacáridos: producen de tres a diez unidades de monosacáridos Polisacáridos: (ejemplo, la amilosa o la celulosa que por ser tan grandes, solo se muestra un segmento de su estructura), forman muchas (más de diez) moléculas de monosacáridos por hidrólisis CH2OH
CH2OH O
H HO
H OH
H
H
OH
O
H
H O
H OH
H
H
OH
CH2OH
CH2OH H
O
H O
H OH
H
H
OH
O
n
Amilosa
O
H
H
H OH
H
H
OH
H OH
Es frecuente referirse a los carbohidratos como sacáridos, de la palabra griega que significa algo dulce. Este término es un nombre inapropiado, pues muchos sacáridos, si no es que la mayor parte, no son dulces. Sin embargo, esta terminología nos permite hablar de manera conveniente acerca de unidades individuales de carbohidratos, los monosacáridos, disacáridos, oligosacáridos y polisacáridos.
Los nombres generales de los monosacáridos se obtienen en forma análoga a la nomenclatura de compuestos orgánicos por el sistema IUPAC. El número de átomos de carbono de la molécula se denota mediante el prefijo adecuado; el sufijo osa es la designación genérica para todos los azúcares. Por ejemplo, los términos triosa, tetrosa, pentosa y hexosa indican que se trata de monosacáridos de 3, 4, 5, y 6 átomos de carbono, respectivamente.
Además, aquellos
monosacáridos que contienen un grupo aldehído reciben el nombre de aldosas; los que poseen un grupo cetónico se llaman cetosas. Combinando estos términos, se expresan fácilmente tanto el tipo de grupo carbonilo como el número de átomos de carbono de la molécula. Así, los monosacáridos suelen denominarse, aldopentosas, cetopentosas, cetohexosas. aldotetrosas.
Mono y disacáridos: Casi todos los mono y disacáridos son sólidos cristalinos e incoloros. Aunque todos los monosacáridos son de sabor dulce, algunos son más dulces que otros. La palabra azúcar nos hace pensar en su sabor dulce, siendo éste su significado, si bien es cierto que todos los azúcares son dulces, éstos difieren en el grado de dulzura que se puede percibir al probarlos. La sacarosa es seis veces más dulce que la lactosa y casi tres veces más dulce que la maltosa o la fructosa.
Como
pueden formarse puentes de hidrógeno entre sus grupos -OH polares y el agua. Todos los monosacáridos son muy solubles en agua. Son poco solubles en alcohol, y son insolubles en disolventes no polares como el éter dietílico. Los polisacáridos Frecuentemente son compuestos amorfos, insolubles e insípidos, con masas molares sumamente grandes. Son los carbohidratos más abundantes en los seres vivos
En 1848 Pasteur encontró dos formas de ácido tartárico idénticas en todas sus propiedades físicas y químicas salvo en la rotación del plano de la luz polarizada. Aunque en la misma cuantía, una variedad era dextrógira y otra levógira
Los estereoisómeros que se relacionan entre sí como objeto e imagen especular se denominan enantiómeros ¿Por qué algunas sustancias desvian el plano de polarización de la luz?
Sus moléculas son quirales, pueden existir en dos formas no superponibles que son imágenes especulares
No hay plano de simetría porque (por ejemplo) existe un carbono que tiene cuatro sustituyentes diferentes (carbono asimétrico, estereocentro, …) Ojo: Existen moléculas quirales que no tienen estereocentro: Alenos, Bifenilos,…
QUIRAL ES AQUEL QUE NO ES SUPERPONIBLE CON SU IMAGEN EN EL ESPEJO
Moléculas No Quirales Superponibles
Moléculas Quirales Imágenes especulares No Superponibles
Plano de simetría
No hay ningún plano de simetría
2-butanol
ﾃ…ido 2hidroxipropanoico (ﾃ｡cido lﾃ｡ctico)
ﾃ…ido 2-aminopropanoico (alanina)
Una sustancia ópticamente activa es la que desvía el plano de la luz polarizada
l longitud celda El polarímetro mide la rotación específica de la muestra
Giro en el sentido de las agujas del reloj Sustancia dextrógira: Ácido (+) Láctico Extraído del tejido muscular
c concentración muestra
D longitud onda luz sodio
Giro en sentido contrario de las agujas del reloj Sustancia levógira: (-)2-metil-1-butanol
Las moléculas que contienen un estereocentro son siempre quirales Ojo: Existen moléculas sin estereocentro que son quirales y moléculas con más de un estereocentro que no son quirales
Los enantiómeros tienen las mismas propiedades químicas y físicas, a excepción de su respuesta ante la luz polarizada (actividad óptica). Por ello se les denomina isómeros ópticos.
Las moléculas aquirales son ópticamente inactivas. La mezcla 1:1 de los enantiómeros (+) y (-) de una molécula quiral se denomina mezcla racémica o racemato y no desvía la luz polarizada
Alenos
Bifenilos
Binaftilos
DIASTEROISOMEROS SON ESTEREOISOMEROS NO ENANTIOMEROS
Uno no es la imagen en el espejo del otro
Aldotriosas CHO H C OH CH2OH D-Gliceraldehido
Cetotriosa CH2OH C O CH2OH Glicerona (Dihidroxiacetona)
CHO HO C H CH2OH L-Gliceraldehido
CHO H C OH CH2OH D-Gliceraldehido
1 2
Los carbonos 2, 4 y 5 de la glucosa tienen la misma configuraci贸n que el D-Gliceraldehido
CHO
H C OH 3
El carbono 3 tiene la configuraci贸n del L-gliceraldehido
HO 4 C H H C OH 5
CHO HO C H CH2OH L-Gliceraldehido
CHO H C OH CH2OH D-Gliceraldehido
H C OH 6
CH2OH
D-Glucosa
Aldotetrosas CHO H C OH
CHO HO C H
Cetotetrosas CH2OH C O
H C OH
H C OH
H C OH
CH2OH
CH2OH
CH2OH
D-Eritrosa
D-Treosa
D-Eritrulosa
Aldopentosas CHO H C OH
CHO HO C H
CHO H C OH HO C H
CHO HO C H
H C OH
H C OH
H C OH
H C OH
H C OH
H C OH
CH2OH
CH2OH
CH2OH
CH2OH
D-Ribosa
D-Arabinosa
D-Xilosa
HO C H
D-Lixosa
CHO H C OH HO C H
CHO HO C H HO C H
CHO H C OH HO C H
H C OH
H C OH
H C OH
H C OH
H C OH
CH2OH
CH2OH
CH2OH
D-Glucosa
D-Manosa
HO C H
D-Galactosa
Epímeros: difieren en un solo carbono asimétrico: - D-Manosa es el 2-epímero de la D-Glucosa - D-Galactosa es el 4-epímero de la D-Glucosa
1. La D-Glucosa no da todas las reacciones de los aldehidos 2. La D-Glucosa presenta el fenómeno de mutarrotación: - Al disolver D-Glucosa sólida, la rotación del plano de polarización de la luz varía con el tiempo. 3. Se pueden obtener dos formas distintas de D-Glucosa: - Una tiene una rotación de 112º : forma a - Otra tiene una rotación de 18.7º: forma b
Formas cíclicas: Formación de hemiacetal interno Forma abierta
CHO H C OH HO C H
Carbono anomérico Forma b
Forma a
H C OH
HO C H
H C OH
H C OH O HO C H
HO C H
O
H C OH
H C OH
H C OH
H C OH
H C
H C
CH2OH
CH2OH
CH2OH
Nuevo centro de asimetría en la D-Glucosa al formarse el ciclo
CH2OH H C OH H C OH HO C H
O H O
H C OH H C
OH
H
H OH
H
H
OH
CH2OH Proyecci贸n de Fischer
a-D-Glucopiranosa
Proyecci贸n de Haworth
OH
HO
C
H
H
C
HO
C
OH O H
H
C
OH
H
C CH2OH
CH2OH O H OH
OH
H OH
H
H
OH
Proyecci贸n de Fischer
b-D-Glucopiranosa
H
Proyecci贸n de Haworth
O
O
Conformaci贸n silla
Conformaci贸n bote
ax eq
ax O
eq ax
eq
eq eq ax
ax
Sustituyentes:
- Axiales - Ecuatoriales
CH2OH O H
H H
H CHO
OH OH
OH
H C OH H C OH
a-D-Ribofuranosa
H C OH CH2OH CH2OH O D-Ribosa (forma abierta)
H H
OH H H
OH
OH
b-D-Ribofuranosa
CH2OH
CH2OH
O
O H OH
H
H OH
OH
H
H
OH
D-Manosa (a-D-Manopiranosa)
OH H
H
H OH
H
H
OH
OH
D-Galactosa (a-D-Galactopiranosa)
CH2OH O H CH2OH
HO
H
OH OH
C O HO C H
CH2OH
H
a-D-Fructofuranosa
H C OH H C OH CH2OH
CH2OH O H
D-Fructosa
OH HO
H
CH2OH OH
H
b-D-Fructofuranosa
CH2OH O H
OH H
H
H OH
H
b-D-2-Desoxirribosa
La prueba de Molisch es una prueba cualitativa para la presencia de carbohidratos en una muestra de composici贸n desconocida. Para determinar la cantidad y naturaleza espec铆fica de los carbohidratos se requieren otras pruebas.
ď‚ž La
prueba de Benedict es una prueba especĂfica para las sustancias reductoras con grupos carboxilos libres.