Introducción
• 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.
Clasificación por el grupo funcional
• 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
O
H
C
OH
C H 2O H
H
H
C H 2O H
C
C
O
C
OH
HO
C
H
C
C H 2O H
H
C
OH
C H 2O H
H
C
OH
D -G lic e ra ld e h id o
C H 2O H
D -G lu c o s a
O
C
O
HO
C
H
H
C
OH
H
C
OH
G lic e ro n a
(D ih id ro x ia ce to n a )
C H 2O H
D -F ru c to s a
Clasificación por su hidrólisis ácida
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.
C HO
H
HO
H
H
C
C
C
C
C H 2O H
OH
H
H
C H2O H
D -G lu c o s a
H
C H 2O H
H
OH
H
OH
OH
O
OH
H
HO
OH
O
O
H
H
H
C H 2O H
OH
Sacarosa
Clasificación por su hidrólisis ácida
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
C H 2O H
C H 2O H
O
H
H
OH
H
H
OH
O
O
H
H
H
HO
O
H
H
C H 2O H
C H 2O H
H
H
OH
O
OH
H
H
OH
O
n
Amilosa
H
H
H
OH
O
H
H
OH
H
H
OH
OH
Terminología de monosacáridos
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.
Nombres de monosacáridos
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.
Propiedades Físicas
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 fructosa se conoce como azúcar para diabéticos.
Se utiliza en la elaboración de postres y productos
para diabéticos. Es 1.7 veces más dulce que la
sacarosa.
• 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
Enantiómeros
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
Moléculas Quirales
Superponibles
Imágenes especulares
No Superponibles
Plano de simetría
No hay ningún plano
de simetría
Ejemplos
2-butanol
Ácido 2-hidroxipropanoico
(ácido láctico)
Ácido 2-aminopropanoico
(alanina)
Una sustancia ópticamente activa es la que desvía el plano de la luz polarizada
l longitud celda
c concentración muestra
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
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
Ejemplos:
Moléculas quirales sin estereocentro
Alenos
Bifenilos
Binaftilos
DIASTEROISOMEROS
SON ESTEREOISOMEROS NO ENANTIOMEROS
Uno no es la imagen en el espejo del otro
Se dice que 2 moléculas serían diastereoisómeros, si solo, un
centro quiral difiriera entre los dos estereoisómeros.
Aldotriosas y cetotriosas
Aldotriosas
Cetotriosa
CHO
C H 2O H
C
C
H
OH
C H 2O H
D -G lice ra ld e h id o
O
C H 2O H
G lice ro n a
(D ih id ro xia ce to n a )
Configuración absoluta en el D-gliceraldehído
CHO
HO
C
H
C H 2O H
L -G lice ra ld e h id o
CHO
H
C
OH
C H 2O H
D -G lic e ra ld e h id o
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L-gliceraldehído
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D-gliceraldehído
Configuración y proyección de Fischer
1
Los carbonos 2, 4 y 5 de la glucosa
tienen la misma configuración que
el D-Gliceraldehido
H2 C
HO
El carbono 3 tiene la configuración
del L-gliceraldehido
CHO
CHO
HO
C
H
C H 2O H
L -G lice ra ld e h id o
H
CHO
C
OH
C H 2O H
D -G lic e ra ld e h id o
3
C
OH
H
H4 C
OH
H5 C
OH
6
C H 2O H
D -G lu c o s a
Aldotetrosas
C HO
Cetotetrosas
C HO
C H 2O H
C
O
C
OH
H
C
OH
HO
C
H
H
C
OH
H
C
OH
C H2O H
D -E ritro s a
C H2O H
D -T re o s a
H
C H 2O H
D -E ritru lo sa
Aldopentosas
C
OH
HO
C
H
OH
HO
C
H
HO
C
H
OH
H
C
OH
H
C
OH
C
OH
HO
C
H
H
C
OH
H
C
H
C
OH
H
C
D -Rib o sa
C HO
H
H
C H2O H
C HO
C HO
C HO
C H2O H
D -A ra b in o sa
C H2O H
D -X ilo s a
C H2O H
D -L ix o sa
C HO
C HO
C HO
H
C
OH
HO
C
H
H
C
OH
HO
C
H
HO
C
H
HO
C
H
H
C
OH
H
C
OH
HO
C
H
H
C
OH
H
C
OH
H
C
OH
C H2O H
D -G lu c o s a
C H2O H
D -M a n o s a
C H2O H
D -G a la c to s a
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
Forma cíclica de la 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
Mutarrotación
Formas cíclicas:
Formación de hemiacetal interno
Forma abierta
C a rb o n o
a n o m é ric o
Forma b
Forma a
CHO
H
C
OH
HO
C
H
H
C
OH
H
C
OH
H
C
OH O
HO
C
H
HO
C
H
H
C
H
C
OH
H
C
H
C
HO
C
H
OH
H
C
OH
OH
H
C
C H 2O H
C H 2O H
O
C H 2O H
N u e v o c e n tro d e a s im e tría
e n la D -G lu c o s a a l fo rm a rs e e l c ic lo
C H 2O H
H
C
OH
H
C
OH
HO
C
H
C
H
C
H
O
H
O
OH
OH
H
H
OH
H
H
OH
C H 2O H
Proyección de Fischer
a-D-Glucopiranosa
OH
Proyección
de Haworth
HO
C
H
H
C
OH
HO
C
H
H
C
OH
H
C
C H 2O H
O
O
C H 2O H
H
OH
OH
H
OH
H
H
OH
Proyección de Fischer
b-D-Glucopiranosa
H
Proyección
de Haworth
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α-D-glucopiranosa
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β-D-glucopiranosa
O
O
C o n fo rm a ció n silla
C o n fo rm a ció n b o te
ax
eq
ax
O
eq
ax
eq
eq
eq
ax
ax
Sustituyentes:
- Axiales
- Ecuatoriales
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Conformación de bote
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Conformación de silla
Formas cíclicas de la D-ribosa
C H 2O H O
H
H
H
H
CHO
H
C
OH
H
C
OH
H
C
OH
OH
OH
OH
a -D -R ib o fu ra n o sa
C H 2O H
C H 2O H O
D -R ib o s a
(fo rm a a b ie rta )
H
H
OH
H
H
OH
OH
b -D -R ib o fu ra n o sa
Aldohexosas
C H 2O H
C H 2O H
O
O
H
OH
H
H
OH
OH
H
H
OH
D -M a n o sa
(a -D-M a n o p ira n o sa )
OH
H
H
H
OH
H
H
OH
OH
D -G a la cto sa
(a -D -G a la cto p ira n o sa )
Cetohexosas: D-fructosa
C H 2O H O
H
C H 2O H
C
O
HO
C
H
H
C
OH
H
C
OH
C H 2O H
C H 2O H
HO
H
OH
OH
H
a -D -F ru c to fu ra n o s a
C H 2O H O
H
D -F ru c to s a
OH
HO
H
C H 2O H
OH
H
b -D -F ru c to fu ra n o s a
Desoxiderivados
C H 2O H O
H
OH
H
H
H
OH
H
b -D -2 -D e so xirrib o sa
Reacciones Químicas
La prueba de Molisch es una
prueba cualitativa para la
presencia de carbohidratos en
una muestra de composición
desconocida. Para determinar la
cantidad y naturaleza específica
de los carbohidratos se requieren
otras pruebas.
• La prueba de Benedict es una prueba
específica para las sustancias reductoras
con grupos carbonilos libres.
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Monosacáridos