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?
8
(No Transcript)
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.

13
(No Transcript)
14
(No Transcript)
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
18
(No Transcript)
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

28
Quién es más estable la a o la ß 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

38
(No Transcript)
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

51
(No Transcript)
52
Azúcares reductores

• Los que tienen comprometido el carbono
  anomérico (acetal)

NEGATIVO
POSITIVO
53
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.

54
Abreviaciones a tener en cuenta
55
Un disacárido no es más que

• La unión de dos monosacáridos

56
(No Transcript)
57
Celobiosa

• Dos unidades de glucosa unido 1,4.

58
Maltosa

• Enlace 1,4 dos unidades de glucosa.

59
Lactosa

• Enlace 1,4 galactosa y glucosa.

60
Gentiobiosa

• Enlace 1,6. Dos unidades de glucosa.

61
Sacarosa

• Es enlace 1,1.

62
Polisacáridos

• Estás son unidades interminables de sacáridos

63
Otra Clasificación
64
Celulosa

• Son enlaces Beta 1,4 algunos mamíferos tienen la
  ß-glucosidasa.

65
Celulosa

• Esta se encuentra en las plantas.
• Forma Fibras

66
Amilosa (almidon)

• Son enlaces a-1,4 de glucosa, los mamíferos que
  tienen la a-glucosidasa pueden comerlos.

67
Prueba con yodo

• La amilosa forma como espirales, las cuales
  pueden acomplejar al yodo.

68
Tópico Interesante

• Si leen con atención las etiquetas de muchos
  productos edulcorados, verán Jarabe de Maíz de
  alta fructosa

69
Amilopectina

• Es la de las jaleas.

70
Amilopectina

• Esto hace que sea una amilosa con brazos.

71
Quitina

• Es un aminoazúcar, es la que recubre el
  exoesqueleto de muchos organismos

72
Reacciones

• Formación de éteres

73
Formación de ésteres

• En está reacción se utiliza anhídrido acético y
  piridina

74
Desoxiazúcares

• Cuando a un ázucar le falta un oxígeno, decimos
  que se tiene un desoxiazúcares.

75
Ésteres de Fósfato

• Se da por la reacción entre el ácido fosfórico y
  un azúcar

76
ADN

• Es un poliazucar de ribosa, solo que con algunas
  muy peculiares características.

77
Nucleósidos

• Estos pueden ser sintetizados