Carbohidratos

1. Carbohidratos Mario Manuel Rodas Morán Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia Departamento de Química Orgánica.

2. 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.

3. 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.

4. Tienen múltiples centros Quirales • Al ser polihidroxicetonas o polihidroxialdehídos, tienen policentros quirales.

5. 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 -

6. * * Asignando D y L

7. Configuración relativa. • El carbohídrato más pequeño es el gliceraldehído, una triosa Está posee un centro quiral ¿Donde?

9. Configuración Relativa • Emil Fisher, consiguió con técnicas encontrar la configuración de el Gliceraldehído y con eso encontró todas las demás.

10. Configuración Relativa • Por ello otros derivados de los azúcares y de las biomoléculas siguen siendo D o L.

11. Configuración de las Aldosas • Las que siguen son las tetraosas, 4 carbonos, estás son 4 isómeros

12. 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 D-arbinosa y la D-Ribosa.

15. Epímeros • Se conoce como Epímeros un tipo especial de diasterómeros que difieren únicamente en la configuración de un carbono.

16. 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.

17. Ciclación de Monosacáridos

19. 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.

20. Aprendiendo a dibujar estructuras de Haworth • Es como dibujar cualquier acetal cíclico.

21. Es lo mismo con la Glucosa

22. La Glucosa Forma el Hemiacetal

23. Es decir se está formando un nuevo carbono quiral. (diastereomeros) Haworth projections

24. Anomerización • Estos se interconvierten constantemente:

25. Más Ejemplos

26. Y la Fructosa ??? • La Fructosa una cetohexosa:

27. Formación de Acetales de la Glucosa • La Fructosa es un sacárido importante: Qué Anómero es?

28. 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.

29. Mutorrotación • Es el fenómeno de cambio de anómeros en medio ácido.

30. La mutorrotación inside en la actividad óptica • Incluso es una prueba para pureza de azúcar:

31. Epimerización • Este fenómeno se da en medio ácido, pues hay hidrógenos alfa a carbonilos.

32. Enoles • Estos enolatos no sólo forman epímeros, sino pueden cambiar la identidad de los azúcares.

33. Epimerización Enzimática • Las enzimas pueden ayudarnos a isomerisar principalmente en alimentos. La gran mayoría del jarabe de maíz producido, se realiza por este método:

34. Formación de Glicósidos (Acetales) • En la naturaleza muchos compuestos están en forma de glicósidos:

35. Síntesis de Glicósidos • Se forman cuando una azúcar reacciona con un alcohol o una amina en medio ácido:

36. Mecanismo

37. N-Glicósidos • Esto se logran al hacer reaccionar una amina:

39. Formación de ozasonas • Los sacáridos pueden formar ozasonas estables. Interesante estás son sólidas y muchos monosacáridos son mieles: Fenilhidrazina

40. 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.

41. 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:

42. 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

43. Reducciones • Las reducciones llevan a alditoles (polialcoholes) • Estos pueden ser productos de varios azúcares. Las cetosas pueden dar dos alditoles distintos.

44. Más de reducciones • El reductor por excelencia es la hidrogenación catalítica, que también produce alditoles:

45. Oxidación con ácido Nítrico La oxidación con ácido nítrico logra oxidar el alcohol y el Aldehído

46. Oxidación con Bromuro • Cuando se usa bromo y agua se logra oxidar al aldehído, no a los alcoholes:

47. 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

48. Tollens • Otra forma de oxidar es con el reacctivo de Tollens:

49. Otras formas de Oxidar • Pruebas carácterísticas son Bennedict y Felhing:

50. Pruebas Analíticas • Con Felhing o con Benedict, se puede determinar si se tiene un azucar reductor: