Węglowodany - cukry
Węglowodan  glukoza, pierwszy
prosty węglowodan otrzymany w
czystej postaci uważany był za
 hydrat węgla  C6(H2O)6
Węglowodany syntezowane są przez
organizmy zielone w procesie
fotosyntezy  swiatłosłoneczne
dostarcza energii niezbędnej do
przekształcenia CO2 w glukozę.
Klasyfikacja węglowodanów
" Cukry proste (monosacharydy) - węglowodany, których nie da się przekształcić
w procesie hydrolizy w mniejsze czÄ…steczki
" Cukry złożone  składają się z dwóch lub więcej cukrów prostych połączonych ze
sobÄ…
" Monosacharydy można podzielić na aldozy lub ketozy. Przyrostek  oza oznacza
cukier; przedrostki aldo- lub  keto oznaczajÄ… charakter grupy karbonylowej.
" Liczbę atomów węgla w cząsteczce monosacharydu oznacza się używając w
nazwie rdzeni  tri-, -tetr-, -pent-, -heks-
Konfiguracje monosacharydów 
projekcja Fischera
Projekcja Fischera
pozwala na
przedstawienie struktury
centrów
stereogenicznych
węglowodanów na
płaszczyz
nie
Cukry D, L
Gliceryloaldehyd ma jedno centrum stereogeniczne 
istniejÄ… dwie formy enancjomeryczne tego zwiÄ…zku. W
przyrodzie występuje jedynie forma (+)  enancjomer
prawoskrętny, tj. taki, który skręca płaszczyznę
polaryzacji światła w kierunku zgodnym z ruchem
wskazówek zegara. Wykazano, iż (+)-gliceryloaldehyd
ma konfigurację absolutną R na atomie węgla C2  tak
więc ( z przyczyn historycznych) oznaczany jest jako
D-gliceryloaldehyd (d od dextrus  prawoskrętny)
D-cukry
Niemal wszystkie występujące w przyrodzie monosacharydy maja taką
samÄ… konfiguracjÄ™ stereochemiczna jak D-gliceryloaldehyd na
najbardziej oddalonym od grupy karbonylowej centrum
stereogenicznym. W projekcji Fischera oznacza to, iż grupa
hydroksylowa na tym atomie węgla skierowana jest w prawo. Takie
monosacharydy nazywamy D-cukrami
L-cukry
W przeciwieństwie do D-cukrów, L-cukry mają w projekcji Fischera grupę
hydroksylową, przy atomie węgla, będącym centrum stereogenicznym
najbardziej oddalonym od grupy karbonylowej, skierowaną w lewo. Należy
zwrócić uwagę, iż określenie D lub L nie ma związku z faktyczną
skręcalnością płaszczyzny polaryzacji światła przez dany cukier  jest
wyłącznie konsekwencją powiązania konfiguracji danego centrum
stereogenicznego cukru z centrum stereogenicznym gliceroaldehydu
Konfiguracja aldoz
Istnieją 4 możliwe
stereoizomery
aldotetroz  dwie
pary enancjomerów.
Liczba tego typu
izomerów wzrasta
gwałtownie wraz ze
wzrostem liczby
atomów węgla w
czasteczce
monosacharydu
Tworzenie hemiacetali  cykliczna
struktura monosacharydów
W związku z obecnością w cząsteczce monosacharydu zarówno
funkcji karbonylowej jak i hydroksylowej istnieje możliwość zajścia
wewnÄ…trzczÄ…steczkowej reakcji addycji nukleofilowej z
wytworzeniem cyklicznego hemiacetalu
Glukoza występuje w roztworze wodnym głównie w sześcioczłonowej
formie piranozowej, fruktoza w częsci występuje w formie
pięcioczłonowej  furanozowej
Określenia piranoza i furanoza wywodzą się z nazw prostych eterów
cyklicznych  piranu i furanu
Cykliczne formy glukozy i fruktozy
Projekcja Hawortha  przejście z
projekcji Fischera do projekcji Hawortha
Grupa hydroksylowa skierowana w prawo w projekcji Fischera będzie w
projekcji Hawortha skierowana w dół
Dla D-cukrów końcowa grupa CH2OH jest w projekcji Hawortha zawsze
skierowana do góry
Odwrotnie sprawa ma się w przypadku L-cukrów :&
Anomery monosacharydów
W formie cyklicznej monosacharydów generowane jest nowe centrum
stereogeniczne na atomie węgla, który w formie otwartołańcuchowej był
karbonylowym atomem węgla
Dwa nowe, powstałe dzięki tej operacji produkty diastereoizomeryczne,
nazywamy anomerami; hemiacetalowy atom węgla nazywany jest
centrum anomerycznym
Anomer z grupą hydroksylową w pozycji C1, która znajduje się w pozycji trans
względem grupy CH2OH nazywamy anomerem ą. Anomer, w którum
wspomniane podstawniki znajdują się względem siebie w pozycji cis
nazywamy anomerem ²
Mutarotacja
Mutarotacja  zmiana skręcalności właściwej (światła)
roztworu cukru zwiÄ…zana z przechodzeniem jednej
formy anomerycznej w drugą w wyniku dążenia do
przekształcenia w mieszaninę równowagową
Reakcje monosacharydów
tworzenie estrów i eterów
Tworzenie glikozydów
Analogicznie do reakcji
powstawania acetali z
hemiacetali  cukry w
wyniku działania na ich
formÄ™ cyklicznÄ…
alkoholem w obecności
kwasu tworzÄ… acetale 
glikozydy
Nazwy glikozydów tworzymy
poprzez zastÄ…pienie
końcówki  oza
przyrostkiem
 ozyd i dodanie nazwy
odpowiedniej grupy
alkilowej
Redukcja monosacharydów
W wyniku działania borowodorkiem sodu NaBH4
na cukier otrzymujemy polialkohol o nazwie
alditol
Utlenianie cukrów
W Å‚agodnych
warunkach
aldozy (jak
również pewne
ketozy) ulegajÄ…
reakcji utleniania
do odpowiednich
kwasów
aldonowych
Utlenianie do kwasów aldarowych
Przy użyciu silniejszego środka utleniającego aldozy przekształcają
siÄ™ w kwasy aldarowe
Zestawienie reakcji węglowodanów
Disacharydy
ZwiÄ…zki zawierajÄ…ce glikozydowe wiÄ…zanie acetalowe
między atomem C1 jednej cząsteczki cukru i
jakÄ…kolwiek grupÄ… hydroksylowÄ… drugiej czÄ…steczki
cukru
Szczególnie często w przyrodzie spotyka się wiąznia
pomiędzy atomem C1 jednej cząsteczki cukru i grupą
hydroksylowÄ… na atomie C4 drugiej czÄ…steczki. Takie
wiązanie nazywa się połączeniem 1,4 , gdzie  oznacza,
iż pozycja ta odnosi się do drugiej cząsteczki cukru
Celobioza i maltoza
Maltoza i celobioza sÄ… cukrami
redukujÄ…cymi  w
jednostkach
glukopiranozowych po
prawej stronie występują
grupy hemiacetalowe.
Umożliwia to również
mutarotację tych cukrów  a
konkretnie mutarotacjÄ™
anomerów Ä… i ² jednostki
glukopiranozowej po prawej
stronie
Laktoza i sacharoza
Polisacharydy - celuloza
Materiał budulcowy nadający roślinom wytrzymałość i sztywność
Skrobia
Polisacharyd złożony z
amylozy&
& i amylopektyny


Wyszukiwarka