Chimica Organica Scienze della Terra, dell Ambiente e del Territorio Capitolo 10 Carboidrati Organic Chemistry, 5 th Edition L. G. Wade, Jr. Prentice all Organic Chemistry, 3 rd Edition Paula Y. Bruice, Prentice all
Carboidrati Sintetizzati dalle piante utilizzando la luce per convertire CO 2 e 2 O in glucosio e O 2 (fotosintesi). Formano polimeri, tra i quali amido e cellulosa. La maggior parte degli zuccheri hanno formula C n ( 2 O) n, idrati di carbonio Sono poliidrossialdeidi, poliidrossichetoni o sostanze che per idrolisi formano composti di questo tipo O O C 2 CCCCCO O O O O O O O * * * O * O O O O O O O D-glucosio 2 4 =16 stereoisomeri O CO O O O C 2 O
Classificazione dei carboidrati Monosaccaridi o zuccheri semplici Poliidrossialdeidi o aldosi Poliidrossichetoni o chetosi Disaccaridi: possono essere idrolizzati ottenendo due monosaccaridi Polisaccaridi: per idrolisi formano molte molecole di monosaccaride. Es., amido e cellulosa hanno più di 1000 unità di glucosio O CO O O O C 2 O Glucosio: aldoso O O O O O O 2 C O O O C 2 O O Saccarosio: disaccaride Cellulosa: polisaccaride 3
Monosaccaridi Classificati come: aldosi o chetosi Numero di carboni della catena (pentosi, esosi) Configurazione del centro di chiralità più lontano dal gruppo carbonilico glucosio, D-aldoesoso fruttosio, D-chetoesoso 4
Classificazione D, L Sono definiti zuccheri di tipo D quelli che hanno la configurazione del centro di chiralità più lontano dal carbonile come la (+) gliceraldeide. Zuccheri L corrispondenti alla (-) gliceraldeide.
Gli aldosi della serie D
I chetosi della serie D 7
Epimeri Composti con più centri di chiralità che differiscono per la configurazione di uno solo di essi. 8
Struttura emiacetalica: glucosio L emiacetale si forma per reazione del gruppo -CO con il gruppo -O al C5. D-glucopiranosio Anomero b Anomero a 9
Fruttosio Si forma per reazione del C=O al C2 con il gruppo -O al C5. D-fruttofuranosio O furano O pirano 10
Anomeri Il carbonio emiacetalico può avere configurazione R o S, si formano quindi due emiacetali Si tratta di una caso particolare di diastereoisomeri; il carbonio emiacetalico è anche chiamato anomerico Le due forme anomeriche (a e b) sono in equilibrio 11
Mutarotazione L equilibrio tra le forme anomeriche determina il fenomeno della mutarotazione Sciogliendo l anomero a (o b) in acqua, si ha una variazione del potere rotatorio fino al valore della miscela anomerica Attenzione: non si tratta del valore medio perché gli anomeri sono presenti all equilibrio in percentuali diverse (sono diastereoisomeri!) 12
Glicosidi Lo zucchero in forma emiacetalica può reagire con un alcol e formare un acetale (glicoside). Gli emiacetali a- e b- (anomeri) formano due acetali anomeri a- e b- glicosidi. Il gruppo R- legato all ossigeno anomerico si chiama aglicone. O 2 C O O O O O C 2 O salicina 13
Disaccaridi Tre possibili legami glicosidici: Legame 1-4 : il carbonio anomerico è legato all ossigeno al C4 di una seconda molecola di zucchero. Legame 1-6 : il carbonio anomerico è legato all ossigeno al C6 di una seconda molecola di zucchero. Legame 1-1 : due carboni anomerici legati da un atomo di ossigeno. 14
Cellobiosio Si ottiene per idrolisi parziale della celulosa Due molecole di glucosio con legame b-1,4. Stesso tipo di legame della cellulosa. Dà mutarotazione. 15
Maltosio Si ottiene per idrolisi parziale dell amido Due molecole di glucosio con legame a-1,4. 16
Lattosio Galattosio + glucosio, legame b-1-4. Zucchero principale del latte (4-8%) Galattosemia: mancanza dell enzima capace di isomerizzare il galattosio a glucosio 17
Saccarosio Zucchero da tavola Glucosio + fruttosio, legame 1-1 100 milioni di tonnellate all anno (canna da zucchero, barbabietola) 18
Polisaccaridi: cellulosa Polimero del D-glucosio. Legame di tipo b-1,4 Fibre robuste (legno, cotone, lino, canapa ) L uomo ed alcuni animali digeriscono l amido ma non la cellulosa 19
Amilosio Frazione solubile dell amido, polimero del D-glucosio. 20
Amilopectina Frazione insolubile dell amido 21
Glicogeno Polimero del glucosio simile all amilopectina ma ancora più ramificato. Riserva di energia nei tessuti dei muscoli e del fegato. Le numerose terminazioni delle catene costituiscono un mezzo per riversare rapidamente glucosio nel sangue. 22
Acidi nucleici Polimero del ribosio, molecole legate da gruppi fosfato. Ogni ribosio è legato ad una base. Acido ribonucleico (RNA) Acido deossiribonucleico (DNA) 23
Fine del capitolo 10 24