CARBOHIDRATOS

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CARBOHIDRATOS

• Br. Bryant Barrientos Castellanos

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CARBOHIDRATOS

• Desde una versión simplista, los carbohidratos
  son compuestos orgánicos que se componen de C, H
  y O.
• Son los compuestos orgánicos más abundantes en la
  naturaleza.
• Son la fuente de energía de la mayoría de los
  seres vivos.
• Cumplen muchas funciones biológicas.

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CLASIFICACÍÓN
EJEMPLO

• Monosacárido.
• Aldosa.
• Hexosa.
• Serie D.
• D-aldohexosa.
• Nombre común aceptado por IUPAC D-glucosa

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CONFIGURACIONES D y L

• Son configuraciones relativas.
• Los azúcares D son los que se degradan a
  ()-gliceraldehído.
• Los azúcares L son los que se degradan a
  (-)-gliceraldehído.

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LAS D-ALDOSAS
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EPÍMEROS

• Azúcares que se diferencian por la estereoquímica
  de un único átomo de carbono.
• Así la manosa y la glucosa son epímeros en C2.
• Si no se especifíca el carbono se asume C2.

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ESTRUCTURA DE LOS MONOSACÁRIDOS

• Los hemiacetales cíclicos son estables si se
  forman en anillos de 5 o 6 miembros.
• Con frecuencia se utiliza la proyección de
  Haworth en vez de la representación de silla.

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ESTRUCTURA DE LOS MONOSACÁRIDOS

• De igual forma, los hemicetales cíclicos son
  estables si constan de 5 o 6 miembros.
• La proyección de Haworth se construye de la misma
  manera, sin embargo se deben observar sus
  diferencias.

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PIRANOSA Y FURANOSA

• Las estructuras cíclicas de cinco y seis miembros
  se nombran como furanosa y piranosa
  respectivamente.
• Derivados del furano, éter cíclico de cinco
  miebros y del 4H-pirano, éter cíclico de seis
  miembros.
• Así, la D-glucosa recibe el nombre
  D-glucopiranosa, y la D-fructosa el de
  D-fructofuranosa.

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MUTARROTACIÓN

• Los hemiacetales y hemicetales se pueden abrir
  para formar sus cadenas lineales, pudiendo
  cambiar la estereoquímica de la estructura
  cíclica en la próxima ciclación.
• De tal forma que se pueden tener los anómeros a
  (trans) y b (cis).

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REACCIONES LATERALES, CONDICIONES BÁSICAS.

• Con reactivos o en medio básico se dan dos
  reacciones no deseadas.
• Epimerización se pierde el protón alfa por
  efecto de una base, el ión enolato (plano) es
  capaz de regenerar el sustrato pero en cualquiera
  de sus epímeros.
• Reordenamiento enodiol se pierde el protón en
  alfa, sin embargo esta vez el grupo carbonilo
  cambia de posición en un reordenamiento. Así, la
  D-glucosa puede intercombertirse en D-fructosa.

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REDUCCIÓN, FORMACIÓN DE ALDITOLES

• Toman lugar en el anillo abierto.
• Se reduce el carbonilo a alcohol.
• En las cetosas, se originan dos isómeros
• Con borohidruro de sodio.
• Con hidrogenación catalítica utilizando níquel.

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OXIDACIÓN, ÁCIDOS ALDÓNICOS Y ALDÁRICOS

• Con agua bromada, ácidos aldónicos
• Oxida solo aldehídos, no alcoholes ni cetonas.
• Es ácida
• Bromo en agua.
• Con ácido nítrico, ácidos aldáricos
• Oxida el aldehído y el grupo terminal CH2OH a
  ácido carboxílico.
• Es ácido.
• Ácido nítrico en agua a 100C

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OXIDACIÓN, ÁCIDOS URÓNICOS

• Es una síntesis en varias etapas
• Se debe oxidar el grupo terminal (-CH2OH) a ácido
  carboxilo y dejar los demás grupos intactos.
• Se acetilan o alquilan los grupos hidroxi de la
  molécula y luego se oxida el grupo terminal con
  CrO3/piridina/diclorometano

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OXIDACIÓN, ENSAYO DE BENEDICT Y DE FEHLING

• Ensayo de Fehling
• Solucion alcalina de ion cuprico quelatado por
  tartrato
• Ensayo de Benedict
• Solución alcalina de ión cúprico quelatado por
  citrato
• Positivo (azúcar reductor) el color azul
  profundo de la solucion se torna palido y el
  oxido cuproso precipita.

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OXIDACIÓN, ENSAYO DE TOLLENS

• Ensayo de Tollens
• Identifica aldehídos, pero no es específica
• Espejo de plata
• Azúcares reductores
• Reactivo básico
• Epimerización de una cetosa da positiva la prueba
  de Tollens

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OXIDACIÓN CON ÁCIDO PERYÓDICO

• Útil para determinar la estructura del anillo
  (piranosa o furanosa).
• Para determinar la configuración del carbono
  anomérico de piranósidos.

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FORMACIÓN DE GLICÓSIDOS

• Azúcares no reductores, acetales o cetales.
• Sin mutarrotación.
• Presentan un aglicón.
• Se forman por tratamiento con alcohol (u otros,
  nitrógeno por ejemplo) en presencia de un ácido
  como catalizador.
• Disacáridos y polisacáridos.

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ÉTERES DE AZÚCARES

• Útil para purificar por recristalización o
  cromatografía.
• Se trata el azúcar con yoduro de metilo y óxido
  de plata.
• Existe un método sencillo, la síntesis de
  Williamson en la cual se trata el azúcar con un
  organohalogenado en hidróxido de sodio sin
  embargo el azúcar debe estar como glicósido.
• Se puede tratar un glicósido con hidróxido de
  sodio y MeI o sulfato de dimetilo para metilar el
  mismo.

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ÉSTERES DE AZÚCARES

• Otra forma de transformar azúcares en derivados
  fácilmente manejables es acilarlos.
• Para este fin se pueden tratar con anhídrido
  acético y piridina.
• Se debe tener en cuenta que en estas reacciones
  se presentan grados de acetilación, ya que no
  se puede garantizar una acetilación de todos los
  sitios activos a menos de que haya un control
  riguroso.

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FORMACIÓN DE OSAZONAS

• Obtención de derivados de cetonas y aldehídos.
• Los azúcares forman derivados especiales,
  llamados osazonas.
• Las osazonas cristalizan con facilidad y tienen
  puntos de fusión característicos.

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ACORTAMIENTO DE CADENA

• Degradación de Ruff
• Consta de dos partes
• Oxidación a ácido aldónico
• Oxidación posterior con peróxido de hidrógeno y
  sulfato de hierro (III)
• Aplicable a hexosas
• Degradación de Wohl
• Consta de tres partes
• Se trata la aldosa con hidroxilamina
• Se calienta con anhídrido acético y acetato
  sódico
• Se hidroliza con base
• Malos rendimientos pero funciona con hexosas y
  pentosas

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ALARGAMIENTO DE CADENA

• Síntesis de Kiliani Fischer
• Sirve para determinar la estructura de azúcares.
• La cadena se alarga por el grupo aldehído, este
  además se convierte en C2 obteniéndose dos
  epímeros.
• La aldosa se trata con HCN/KCN
• Luego se emplea una hidrogenación catalítica
  sobre paladio y sulfato de bario.
• Finalmente se hidroliza.

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DISACÁRIDOS

• La reacción de glicósidos da una visión global de
  la formación de disacáridos y polisacáridos.
• En la naturaleza los sacáridos se enlazan de tres
  formas comunes
• Enlaces 1,4 celobiosa, maltosa, lactosa
• Enlaces 1,6 genciobiosa
• Enlaces 1,1 sacarosa
• El primer número denota al carbono anomérico del
  primer azúcar y el segundo al carbono con el cual
  se une del segundo azúcar

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POLISACÁRIDOS

• Son una clase de biopolímeros.
• Se conocen como oligosacáridos los que tienen 3
  10 subunidades.
• Entre los polisacáridos se puede mencionar la
  celulosa, el rayón, la amilosa, la amilopectina,
  el glucógeno, quitina, etc.
• Estos pueden estar formados por uno o varios
  tipos de enlace glicosídico.

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GRACIAS

• Para más detalles pueden visitar mi blog
• http//bchem.wordpress.com/organica/
• O los libros en los que me apoyé
• Química Orgánica de Streitwieser.
• Química Orgánica de Wade.
• Química Orgánica de McMurry.
• Química Orgánica de Morrison y Boyd.
• Química Orgánica de Pine.