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 Cx(H2O)y.

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).

C OHH

C HHO

C OHH

C OHH

C

CH2OH

O

H

D-Glucosa

CH2OH

C O

C

C

C

CH2OH

HHO

OHH

OHH

D-Fructosa

C

CH OH

CH2OH

OH

D-Gliceraldehido

CH2OH

C O

CH2OH

Glicerona(Dihidroxiacetona)

Polihidroxialdehidos Polihidroxicetonas

Clasificación por su hidrólisis ácidaMonosacáridos: (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.

CHO

C

C

OHH

HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

D-Glucosa

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

OHO

O

CH2OH

OH

HOH

HH

CH2OH

Sacarosa

Clasificación por su hidrólisis ácidaOligosacáridos: 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

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

OHO

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

O

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

O

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

OH

n

Amilosa

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.

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.

• 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.

Propiedades FísicasMono 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 fructosa se conoce como azúcar para diabéticos. Se utiliza en la elaboración de postres y productos para diabéticos. Es 1.7 veces más dulce que la sacarosa.

• 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

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

QUIRALES AQUEL QUE NO ES SUPERPONIBLE CON SU IMAGEN EN

EL ESPEJO

Moléculas No Quirales

Superponibles

Moléculas Quirales

Imágenes especulares

No Superponibles

Plano de simetría No hay ningún planode simetría

Ejemplos

2-butanol

Ácido 2-hidroxipropanoico

(ácido láctico)

Ácido 2-aminopropanoico

(alanina)

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

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

Ejemplos:

Moléculas quirales sin estereocentro

Alenos

Bifenilos

Binaftilos

DIASTEROISOMEROS

SON ESTEREOISOMEROS NO ENANTIOMEROS

Uno no es la imagen en el espejo del otro

Se dice que 2 moléculas serían diastereoisómeros, si solo, un centro quiral difiriera entre los dos estereoisómeros.

Aldotriosas y cetotriosas

Aldotriosas

CHO

CH OH

CH2OH

CH2OH

C O

CH2OH

D-Gliceraldehido Glicerona(Dihidroxiacetona)

Cetotriosa

C

CHO

CH2OH

HO H

L-Gliceraldehido

C

CHO

CH2OH

H OH

D-Gliceraldehido

Configuración absoluta en el D-gliceraldehído

L-gliceraldehído D-gliceraldehído

« Chem3D Embed » « Chem3D Embed »

Configuración y proyección de Fischer

C OHH

C HHO

C OHH

C OHH

CHO

CH2OH

D-Glucosa

1

2

3

4

5

6C

CHO

CH2OH

H OH

D-Gliceraldehido

Los carbonos 2, 4 y 5 de la glucosa tienen la misma configuración que el D-Gliceraldehido

El carbono 3 tiene la configuracióndel L-gliceraldehido

C

CHO

CH2OH

HO H

L-Gliceraldehido

CHO

C

C

CH2OH

OHH

OHH

CHO

C

C

CH2OH

HHO

OHH

D-Eritrosa D-Treosa

CH2OH

C O

C OHH

CH2OH

D-Eritrulosa

Aldotetrosas Cetotetrosas

CHO

C

C

OHH

OHH

C

CH2OH

OHH

CHO

C

C

HHO

OHH

C

CH2OH

OHH

CHO

C

C

OHH

HHO

C

CH2OH

OHH

CHO

C

C

HHO

HHO

C

CH2OH

OHH

D-Ribosa D-Arabinosa D-Xilosa D-Lixosa

Aldopentosas

CHO

C

C

HHO

HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

D-Manosa

CHO

C

C

OHH

HHO

C HHO

C OHH

CH2OH

D-Galactosa

CHO

C

C

OHH

HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

D-Glucosa

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

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 rotacióndel 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

Mutarrotación

C OHH

C HHO

C OHH

CH

CH2OH

CH OH

OC OHH

C HHO

C OHH

C OHH

CHO

CH2OH

C OHH

C HHO

C OHH

CH

CH2OH

CHO H

O

Carbonoanomérico

Nuevo centro de asimetríaen la D-Glucosa al formarse el ciclo

Forma abierta Forma Forma

Formas cíclicas:Formación de hemiacetal interno

C OHH

C HHO

C OHH

CH

CH2OH

CH OH

O

O

H

OH

H

OHOH

H

H

OH

H

CH2OH

-D-Glucopiranosa

Proyección de Fischer

Proyección de Haworth

C OHH

C HHO

C OHH

CH

CH2OH

CHO H

OO

H

OH

OH

HOH

H

H

OH

H

CH2OH

-D-Glucopiranosa

Proyección de Fischer

Proyección de Haworth

α-D-glucopiranosa β-D-glucopiranosa

« Chem3D Embed » « Chem3D Embed »

OO

Conformación silla Conformación bote

eq

ax

O

eq

eq

eq

eqax

ax

ax

axSustituyentes:

- Axiales - Ecuatoriales

Conformación de bote Conformación de silla

« Chem3D Embed »« Chem3D Embed »

Formas cíclicas de la D-ribosa

C

C

C

CH2OH

OHH

OHH

OHH

CHO

O H

OHH

OH

H

OH

CH2OH

H

O OH

HH

OH

H

OH

CH2OH

HD-Ribosa

(forma abierta)

-D-Ribofuranosa

-D-Ribofuranosa

Aldohexosas

OH

OHOH

H

H

OH

H

CH2OH

OH

H

O

H

OH

OH

H

H

CH2OH

OH

H

H

OH

D-Manosa(-D-Manopiranosa)

D-Galactosa(-D-Galactopiranosa)

Cetohexosas: D-fructosaO CH2OH

OHOH

OH

CH2OH

H

H

H

O

OH

OH

CH2OH

H

H

OH

CH2OH

H

-D-Fructofuranosa

-D-Fructofuranosa

CH2OH

C O

C

C

C

CH2OH

HHO

OHH

OHH

D-Fructosa

Desoxiderivados

O OH

HHH

OH

CH2OH

H

H

-D-2-Desoxirribosa

Reacciones QuímicasLa 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.

• La prueba de Benedict es una prueba específica para las sustancias reductoras con grupos carbonilos libres.