Carbohidratos
Mario Manuel Rodas Morán
Universidad de San Carlos de Guatemala
Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia
Departamento de Química Orgánica.
Química Orgánica II
1
Sobre los carbohidratos.
• El término carbohídrato, hidrato de carbono,
azúcar, sacárido son sinónimos (el termino
sacárido es usado ya que significa azúcar en
muchos idiomas: sarkara en Sánscrito, sakcharon
en Griego, y saccharum en Latin.
• Hay dos clases los sacáridos simples y los
complejos.
• Se dividen entre aldosas y cetosas.
Química Orgánica II
2
Estereoquímica en Carbohidratos
• Los carbohidratos tienen una estructura de
Cn(H2O)n.
• Es la primer biomolécula que se estudiará en
Q.O. (una biomolécula es una molécula
orgánica que es fundamental en sistemas
biológicos).
• Para química orgánica estos son
polihidroxicetonas o polihidroxialdehidos.
Química Orgánica II
3
Tienen múltiples centros Quirales
• Al ser polihidroxicetonas o
polihidroxialdehídos, tienen policentros
quirales.
Química Orgánica II
4
Configuración Relativa
• Reglas de Fisher-Rosanoff D y L:
• Antes de 1951 solamente la configuración relativa
era usada.
• Los azúcares y aminoácidos, si están relacionados
con el (+)-gliceraldehído entonces son D y si son el
enantiómero de este entonces son L.
• Luego del descubrimiento de los Rayos X solamente
se habló de R y S.
• No hay relación entre R y S & + y Química Orgánica II
5
Asignando D y L
CH O
H
CHO
OH
H
CH 2 O H
OH
HO
D -(+)-glyceraldehyde
H
H
OH
H
OH
COOH
H 2N
*
H
C H 2O H
CH 2 CH 2 COOH
L - ( +) - gl ut am i c aci d
*
D -(+)-glucose
Química Orgánica II
6
Configuración relativa.
• El carbohídrato más pequeño es el gliceraldehído,
una triosa
Está posee un centro quiral
¿Donde?
Química Orgánica II
7
Química Orgánica II
8
Configuración Relativa
• Emil Fisher, consiguió con técnicas encontrar la
configuración de el Gliceraldehído y con eso
encontró todas las demás.
Química Orgánica II
9
Configuración Relativa
• Por ello otros derivados de los azúcares y de
las biomoléculas siguen siendo D o L.
Química Orgánica II
10
Configuración de las Aldosas
• Las que siguen son las tetraosas, 4 carbonos,
estás son 4 isómeros
Química Orgánica II
11
Configuración de Aldosas
• Ya en las pentosas y hexosas, existen una especie de
diasterómeros que se conocen como epímeros, los cuales
solamente difieren en un carbono, por ejemplo la Darbinosa y la D-Ribosa.
Química Orgánica II
12
Química Orgánica II
13
Química Orgánica II
14
Epímeros
• Se conoce como Epímeros un tipo especial de
diasterómeros que difieren únicamente en la
configuración de un carbono.
Química Orgánica II
15
Formación de hemiacetales cíclicos
• Desde tiempos de Fisher, se sabía que la Glucosa cambia
de acuerdo al medio, y en medio ácido puede existir en
3 formas: Cadena Abierta, y dos cíclicas.
Química Orgánica II
16
Ciclación de Monosacáridos
Química Orgánica II
17
Química Orgánica II
18
Proyección de Haworth
• La proyección de Fisher no es la mejor forma
de representar una fórmula cíclica, para esto
existe una mejor forma, la de Haworth.
Química Orgánica II
19
Aprendiendo a dibujar estructuras
de Haworth
• Es como dibujar cualquier acetal cíclico.
Química Orgánica II
20
Es lo mismo con la Glucosa
Química Orgánica II
21
La Glucosa Forma el Hemiacetal
Química Orgánica II
22
Es decir se está formando un nuevo
carbono quiral.
(diastereomeros)
Haworth projections
Química Orgánica II
23
Anomerización
• Estos se interconvierten constantemente:
Química Orgánica II
24
Más Ejemplos
Química Orgánica II
25
Y la Fructosa ???
• La Fructosa una cetohexosa:
Química Orgánica II
26
Formación de Acetales de la
Glucosa
• La Fructosa es un sacárido importante:
Qué Anómero es?
Química Orgánica II
27
Quién es más estable la α o la β
Glucosa
• Observe las siguientes estructuras, vea que
por ser un ciclo de 6 también está permitido la
conformación de silla.
Química Orgánica II
28
Mutorrotación
• Es el fenómeno de cambio de anómeros en
medio ácido.
Química Orgánica II
29
La mutorrotación inside en la actividad
óptica
• Incluso es una prueba para pureza de azúcar:
Química Orgánica II
30
Epimerización
• Este fenómeno se da en medio ácido, pues
hay hidrógenos alfa a carbonilos.
Química Orgánica II
31
Enoles
• Estos enolatos no sólo forman epímeros, sino
pueden cambiar la identidad de los azúcares.
Química Orgánica II
32
Epimerización Enzimática
• Las enzimas pueden ayudarnos a isomerisar
principalmente en alimentos. La gran mayoría del
jarabe de maíz producido, se realiza por este
método:
Química Orgánica II
33
Formación de Glicósidos (Acetales)
• En la naturaleza muchos compuestos están en
forma de glicósidos:
Química Orgánica II
34
Síntesis de Glicósidos
• Se forman cuando una azúcar reacciona con
un alcohol o una amina en medio ácido:
Química Orgánica II
35
Mecanismo
Química Orgánica II
36
N-Glicósidos
• Esto se logran al hacer reaccionar una amina:
Química Orgánica II
37
Química Orgánica II
38
Formación de ozasonas
• Los sacáridos pueden formar ozasonas estables.
Interesante estás son sólidas y muchos
monosacáridos son mieles:
Fenilhidrazina
Química Orgánica II
39
Formación de Ozasonas
• Un mismo azucar puede dar la misma ozasona, por
ello hay que tener cuidado al dar una respuesta o
al identificar azúcares por este método.
Química Orgánica II
40
Y las cetosas queeee….
• Las cetosas también dan ozasonas entre carbono 1
y carbono 2 por lo que pueden también dar la
misma ozasona que algunas aldosas:
Química Orgánica II
41
Otras Reacciones
• Qué grupos funcionales tienen los carbohídratos?
• Debido a que los sacaridos contienen alcoholes y
carbonilos, las reacciones son una extención de lo
ya aprendido.
• Reducción
Química Orgánica II
42
Reducciones
• Las reducciones llevan a alditoles (polialcoholes)
• Estos pueden ser productos de varios azúcares. Las
cetosas pueden dar dos alditoles distintos.
Química Orgánica II
43
Más de reducciones
• El reductor por excelencia es la hidrogenación
catalítica, que también produce alditoles:
Química Orgánica II
44
Oxidación con ácido Nítrico
La oxidación con ácido nítrico logra oxidar el alcohol
y el Aldehído
Química Orgánica II
45
Oxidación con Bromuro
• Cuando se usa bromo y agua se logra oxidar al
aldehído, no a los alcoholes:
Química Orgánica II
46
Más de Oxidación con Bromo
• Este pierde el color rojo del bromo:
• Importante las cetosas no se oxidan con Br2/H2O,
pues no poseen la función aldehído
Química Orgánica II
47
Tollens
• Otra forma de oxidar es con el reacctivo de Tollens:
Química Orgánica II
48
Otras formas de Oxidar
• Pruebas carácterísticas son Bennedict y
Felhing:
Química Orgánica II
49
Pruebas Analíticas
• Con Felhing o con Benedict, se puede determinar si
se tiene un azucar reductor:
Química Orgánica II
50
Química Orgánica II
51
Azúcares reductores
• Los que tienen “comprometido” el carbono
anomérico (acetal):
POSITIVO
NEGATIVO
Química Orgánica II
52
Disacaridos:
• Son los que tienen dos unidades de azucar:
• Existen 3 enlaces naturales:
• 1-4’: El carbono anómerico está enlazado al
oxígeno en carbono 4.
• 1-6’: El carbono anómerico está enlazado al
oxígeno 6.
• 1-1’: El Carbono anomérico está enlazado al
oxígeno 1.
Química Orgánica II
53
Abreviaciones a tener en cuenta
Química Orgánica II
54
Un disacárido no es más que:
• La unión de dos monosacáridos:
Química Orgánica II
55
Química Orgánica II
56
Celobiosa
• Dos unidades de glucosa unido 1,4.
Química Orgánica II
57
Maltosa
• Enlace 1,4 dos unidades de glucosa.
Química Orgánica II
58
Lactosa
• Enlace 1,4 galactosa y glucosa.
Química Orgánica II
59
Gentiobiosa
• Enlace 1,6. Dos unidades de glucosa.
Química Orgánica II
60
Sacarosa
• Es enlace 1,1.
Química Orgánica II
61
Polisacáridos
• Estás son unidades interminables de sacáridos:
Química Orgánica II
62
Otra Clasificación
Química Orgánica II
63
Celulosa
• Son enlaces Beta 1,4 algunos mamíferos tienen la
β-glucosidasa.
Química Orgánica II
64
Celulosa
• Esta se encuentra en las plantas.
• Forma Fibras
Química Orgánica II
65
Amilosa (almidon)
• Son enlaces α-1,4 de glucosa, los mamíferos
que tienen la α-glucosidasa pueden comerlos.
Química Orgánica II
66
Prueba con yodo
• La amilosa forma como espirales, las cuales
pueden acomplejar al yodo.
Química Orgánica II
67
Tópico Interesante
• Si leen con atención las etiquetas de muchos
productos edulcorados, verán “Jarabe de Maíz
de alta fructosa”
Química Orgánica II
68
Amilopectina
• Es la de las jaleas.
Química Orgánica II
69
Amilopectina
• Esto hace que sea una amilosa con “brazos”.
Química Orgánica II
70
Quitina
• Es un aminoazúcar, es la que recubre el
exoesqueleto de muchos organismos:
Química Orgánica II
71
Reacciones
• Formación de éteres:
Química Orgánica II
72
Formación de ésteres
• En está reacción se utiliza anhídrido acético y
piridina:
Química Orgánica II
73
Desoxiazúcares:
• Cuando a un ázucar le falta un oxígeno,
decimos que se tiene un desoxiazúcares.
Química Orgánica II
74
Ésteres de Fósfato:
• Se da por la reacción entre el ácido fosfórico y
un azúcar:
H
H
H
H
HO
O
H 3PO 4
HO
HO
H 2O 3P O
H 2O 3P O
O
H 2O 3P O
H
H
H
OH
H
H
O P O 3H 2
H
O P O 3H 2
OH
Química Orgánica II
75
ADN
• Es un poliazucar
de ribosa, solo que
con algunas muy
peculiares
características.
Química Orgánica II
76
Nucleósidos:
• Estos pueden ser sintetizados:
Química Orgánica II
77
Descargar

Carbohidratos