Carbohidratos HIDRATO DE CARBONO GLÚCIDOS. FUENTE: Lic. Raúl Hernández M.

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1 Carbohidratos HIDRATO DE CARBONO GLÚCIDOS FUENTE: Lic. Raúl Hernández M.

2 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 C x (H 2 O) y.

3 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).

4 Polihidroxialdehidos Polihidroxicetonas

5 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. Sacarosa

6 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 Amilosa

7 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.

8 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.

9 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.

10 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 sacarosa es seis veces más dulce que la lactosa y casi tres veces más dulce que la maltosa o la fructosa.

11 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

12 Enantiómeros Ojo: Existen moléculas quirales que no tienen estereocentro: Alenos, Bifenilos,… 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 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, …) ¿Por qué algunas sustancias desvian el plano de polarización de la luz? Los estereoisómeros que se relacionan entre sí como objeto e imagen especular se denominan enantiómeros

13 QUIRAL ES AQUEL QUE NO ES SUPERPONIBLE CON SU IMAGEN EN EL ESPEJO

14 Moléculas No Quirales Superponibles Moléculas Quirales Imágenes especulares No Superponibles Plano de simetría No hay ningún plano de simetría

15 Ejemplos 2-butanol Ácido 2-hidroxipropanoico (ácido láctico) Ácido 2-aminopropanoico (alanina)

16 Una sustancia ópticamente activa es la que desvía el plano de la luz polarizada El polarímetro mide la rotación específica de la muestra l longitud celda c concentración muestra D longitud onda luz sodio Sustancia dextrógira: Sustancia levógira: Ácido (+) Láctico Extraído del tejido muscular (-)2-metil-1-butanol Giro en el sentido de las agujas del reloj Giro en sentido contrario de las agujas del reloj

17 Las moléculas que contienen un estereocentro son siempre 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 Ojo: Existen moléculas sin estereocentro que son quirales y moléculas con más de un estereocentro que no son quirales

18 Ejemplos:

19 Moléculas quirales sin estereocentro Alenos Bifenilos Binaftilos

20 DIASTEROISOMEROS SON ESTEREOISOMEROS NO ENANTIOMEROS Uno no es la imagen en el espejo del otro

21 Aldotriosas y cetotriosas AldotriosasCetotriosa

22 Configuración absoluta en el D- gliceraldehído

23 Configuración y proyección de Fischer 1 2 3 4 5 6 Los carbonos 2, 4 y 5 de la glucosa tienen la misma configuración que el D-Gliceraldehido El carbono 3 tiene la configuración del L-gliceraldehido

24 Aldotetrosas Cetotetrosas

25 Aldopentosas

26 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

27 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  - Otra tiene una rotación de 18.7º: forma 

28 Forma abierta Forma  Forma  Formas cíclicas: Formación de hemiacetal interno

29  -D-Glucopiranosa Proyección de Fischer Proyección de Haworth

30  -D-Glucopiranosa Proyección de Fischer Proyección de Haworth

31 Sustituyentes: - Axiales - Ecuatoriales

32 Formas cíclicas de la D-ribosa

33 Aldohexosas

34 Cetohexosas: D-fructosa

35 Desoxiderivados

36 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.

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38 La prueba de Benedict es una prueba específica para las sustancias reductoras con grupos carboxilos libres.

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