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

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Carbohidratos

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Presentation Transcript


Carbohidratos

Mario Manuel Rodas Morán

Universidad de San Carlos de Guatemala

Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia

Departamento de Química Orgánica.


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.


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.


Tienen múltiples centros Quirales

  • Al ser polihidroxicetonas o polihidroxialdehídos, tienen policentros quirales.


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 -


*

*

Asignando D y L


Configuración relativa.

  • El carbohídrato más pequeño es el gliceraldehído, una triosa

Está posee un centro quiral ¿Donde?


Configuración Relativa

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


Configuración Relativa

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


Configuración de las Aldosas

  • Las que siguen son las tetraosas, 4 carbonos, estás son 4 isómeros


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.


Epímeros

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


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.


Ciclación de Monosacáridos


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.


Aprendiendo a dibujar estructuras de Haworth

  • Es como dibujar cualquier acetal cíclico.


Es lo mismo con la Glucosa


La Glucosa Forma el Hemiacetal


Es decir se está formando un nuevo carbono quiral.

(diastereomeros)

Haworth projections


Anomerización

  • Estos se interconvierten constantemente:


Más Ejemplos


Y la Fructosa ???

  • La Fructosa una cetohexosa:


Formación de Acetales de la Glucosa

  • La Fructosa es un sacárido importante:

Qué Anómero es?


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.


Mutorrotación

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


La mutorrotación inside en la actividad óptica

  • Incluso es una prueba para pureza de azúcar:


Epimerización

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


Enoles

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


Epimerización Enzimática

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


Formación de Glicósidos (Acetales)

  • En la naturaleza muchos compuestos están en forma de glicósidos:


Síntesis de Glicósidos

  • Se forman cuando una azúcar reacciona con un alcohol o una amina en medio ácido:


Mecanismo


N-Glicósidos

  • Esto se logran al hacer reaccionar una amina:


Formación de ozasonas

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

Fenilhidrazina


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.


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:


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


Reducciones

  • Las reducciones llevan a alditoles (polialcoholes)

  • Estos pueden ser productos de varios azúcares. Las cetosas pueden dar dos alditoles distintos.


Más de reducciones

  • El reductor por excelencia es la hidrogenación catalítica, que también produce alditoles:


Oxidación con ácido Nítrico

La oxidación con ácido nítrico logra oxidar el alcohol

y el Aldehído


Oxidación con Bromuro

  • Cuando se usa bromo y agua se logra oxidar al aldehído, no a los alcoholes:


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


Tollens

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


Otras formas de Oxidar

  • Pruebas carácterísticas son Bennedict y Felhing:


Pruebas Analíticas

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


Azúcares reductores

  • Los que tienen “comprometido” el carbono anomérico (acetal):

POSITIVO

NEGATIVO


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.


Abreviaciones a tener en cuenta


Un disacárido no es más que:

  • La unión de dos monosacáridos:


Celobiosa

  • Dos unidades de glucosa unido 1,4.


Maltosa

  • Enlace 1,4 dos unidades de glucosa.


Lactosa

  • Enlace 1,4 galactosa y glucosa.


Gentiobiosa

  • Enlace 1,6. Dos unidades de glucosa.


Sacarosa

  • Es enlace 1,1.


Polisacáridos

  • Estás son unidades interminables de sacáridos:


Otra Clasificación


Celulosa

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


Celulosa

  • Esta se encuentra en las plantas.

  • Forma Fibras


Amilosa (almidon)

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


Prueba con yodo

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


Tópico Interesante

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


Amilopectina

  • Es la de las jaleas.


Amilopectina

  • Esto hace que sea una amilosa con “brazos”.


Quitina

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


Reacciones

  • Formación de éteres:


Formación de ésteres

  • En está reacción se utiliza anhídrido acético y piridina:


Desoxiazúcares:

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


Ésteres de Fósfato:

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


ADN

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


Nucleósidos:

  • Estos pueden ser sintetizados:


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