Ugljeni hidrati

UGLJENI HIDRATI - Čine 80% mase biljaka i oko 2% mase životinja - Životinje ih ne sintetišu, a biljke ih proizvode tokom fotosinteze - Obuhvataju šećere, derivate šećera i polimere šećera - Uloga: energetska, strukturna i imunološka - Važne su i komponente glikoproteina, glikolipida, lipopolisaharida i dr. - Ugljeni hidrati su POLIHIDROKSIALDEHIDI ILI POLIHIDROKSIKETONI POLIHIDROKSIKETONI

- Podela:

1. monosaharidi 2. oligosaharidi 3. polisaharidi

MONOSAHARIDI (PROSTI ŠEĆERI) - Na osnovu funkcionalne grupe koje sadrže dele se na ALDOZE i KETOZE. - Na osnovu broja C-atoma koje sadrže dele se na trioze, tetroze, pentoze, heksoze, itd.... - Gornji nazivi se mogu kombinovati. Primer aldopentoza, ketoheksoza... -

FIZIČKE OSOBINE: dobro se rastvaraju u vodi, imalu sladak ukus, kristalne su supstance.

-

ODREĐIVANJE KONSTITUCIJE: Glukoza je aldoheksoza a fruktoza je

ketoheksoza. - Oba monosaharida: - imaju istu molekulsku formulu - reaguju sa Tolensovim reagensom (potvrda prisustva aldehidne odnosno keto grupe) - sa anhidridom sirćetne kiseline se esterifikuju i daju pentaacetat (imaju pet OH grupa) - sadrže OH grupe na zasebnim C-atomima

Moguće strukture glukoze i fruktoze su: CHO

CH2OH

CH2OH

CHOH

CO

CHOH

CHOH

CHOH

CO

CHOH

CHOH

CHOH

CHOH

CHOH

CHOH

CH2OH

CH2OH

CH2OH

I

II

III

Sa HCN daju cijanhidrine: CN

COOH

COOH

CHOH

CHOH

CH2

CHOH

CHOH

CH2

CHO CHOH CHOH

HCN

CHOH

HOH

CHOH

CHOH

Glukoza

CH2

CHOH

CHOH

CH2

CHOH

CHOH

CH2

CH2OH

CH2OH

CH3 n-Heptanska

CHOH CH2OH

P HJ

CH2OH

CH2OH

CH2OH

CH3

CO

C(OH)CN

C(OH)COOH

CHCOOH

CHOH

HCN

CHOH

HOH

CHOH

P HJ

CH2 CH2

CHOH

CHOH

CHOH

CHOH

CHOH

CHOH

CH2

CH2OH

CH2OH

CH2OH

CH3

Fruktoza

2-Metilheksanska kiselina

KONFIGURACIJA MONOSAHARIDA Glukoza sadrži 4 asimetrična C-atoma. Na svakom C atomu su moguća po dva prostorna rasporeda, tako da je broj izomernih  jedinjenja 2n = 24 = 16. Na svakom asimetričnim C-atomu potrebno je odrediti konfiguraciju D- ili L-; Kao polazno jedinjenje koristi se glicerinaldehid.

Iz D-glicerinaldehida izvode se aldoze D-serije, a iz L-gliceraldehida aldoze L-serije: CHO H

CHO

OH

H

OH

HO H

CH2OH D-Eritroza

OH

D-Glicerinaldehid

H CH2OH

L-Eritroza

H CH2OH

L-Glicerinaldehid

OH

D-Treoza CHO H

HO

H

CH2OH

CHO

H

HO

H

CH2OH

CHO HO

CHO

HO

OH H CH2OH

L-Treoza

• Svaki monosaharid ima po jedan optički antipod, a sa ostalim stereoizomerima daje parove diastereomernih šećera. • D- i L- eritroza, D- i L- treoza su optički antipodi • (D-eritroza i D- treoza), (D-eritroza i L-treoza), (L-treoza i L-eritroza) su diastereomeri (sve osobine su im različite) • D-eritroza i D-treoza dva epimerna šećera (razlikuju se samo po konfiguraciji na  jednom C-atomu)

CIKLIČNA STRUKTURA MONOSAHARIDA  Aldehidi i ketoni sa alkoholima daju poluacetale i poliketale: H H R

C

H

H O+ H

R

C

OH

CH3OH

R

C O

 Al dehi d

OH

H

CH3

R

C

OH

O CH3 Poluacetal

H

Monosaharidi koji sadrže petločani prsten poluacetala nazivaju se FURANOZE, a oni koji sadrže šestočlani prsten poluacetala PIRANOZE. Nazivi potiču od naziva odgovarajućih heterocikličnih jedinjenja. CHOH

CHO

CHOH

CHOH

CHOH

CHOH

CHOH

CHOH

CHOH

CHOH

CHOH

CH

CH

CHOH

CHOH

CH2OH

CH2OH

O

CH2OH Poluacetalni

Otvoreni ob li k

O

Poluacetalni

Karbonilni c atom oblika sa otvorenim nizom (prvi C atom niza) naziva se poluacetalni C-atom, a hidroksilna grupa na njemu je poluacetalna hidroksilna grupa. Poluketalni oblici ketoze se takođe javljaju u obliku petoprstena sa OH grupom na petom C atomu) i šestoprstena (sa OH grupom na šestom C-atomu).

HO

CH2OH

CH2OH

C

CO

CHOH

CHOH

CHOH

CHOH

CHOH

CHOH

CHOH

CH

CH2

CH2OH

CH2OH

Poluketalni piranozni obli k

O

Otvoreni obli k ketoheksoze

Poluketalna grupa nalazi se na drugom C atomu.

CH2OH HO

C CHOH O

Poluketalni furanozni oblik

I piranozni i furanozni oblik daju po dva izomerna poluacetala: CHO H

C

OH

H

H

C

OH

HO

HO

C

H

H

C

OH

H

C

O

OH H

HO

C

H

H

C

OH

H

OH

HO

C

H

H

OH

H

C

OH

CH2OH

H

C

CH2OH -D-Glukopiranoza

O

CH2OH D-Glukoza

-D-Glukopiranoz

CHO H

C

OH

H

C

OH O

HO

C

H

H

C

H

C

OH

H HO

OH H

C

H

H

C

OH O H

H

OH

HO

C

H

OH

H

C

CH2OH

H

C

CH2OH -D-Glukofuranoza

HO

OH

CH2OH D-Glukoza

-D-Glukofuranoz

PERSPEKTIVNE FORMULE CIKLIČNIH OBLIKA MONOSAHARIDA 1

H

CHO 2

H

C

HO

C

H H

3

4

C

5

C

5

OH H OH OH

CH2OH 6

D-Glukoza

H

6

CH2OH

CH2OH

6

C

CH2OH

OH

H 1 C

C4 OH

6

OH 3

C H

H 2

C

OH

C

5

O

5C

H

O

H O

C4 OH

C

1

OH C

3

2

C OH

O

1C

C4 OH

OH 3

C

2

C OH

D-Glukopiranoza

OH

O

KONFORMACIJA PIRANOZNOG PRSTENA

INTERKONVERZIJA

ACIKLIČNIH I CIKLIČNIH FORMI D-glukoze

HEMIJSKE REAKCIJE MONOSAHARIDA Reakcija sa fenilhidrazinom

Reakcija oksidacije šećera

Reakcija redukcije šećera

DERIVATI MONOSAHARIDA 1. Etri:

C

OH + CH3J

C

OCH3 + HJ

2. Estri:

H

C

OCOCH3

H

C

OCOCH3

H3COCO

C

H

H

C

OCOCH3

H

C

O

CH2OCOCH3 Penta-O-acetil--D-glukopiranoza

3. Glikozilamini H C H

CH2OH O

H

C H

C NH2

H

C

C

OH

OH NH2

OH

C

C

C

OH

H

H

H

-D-Glukozilamin

CH2OH C H

C

C

-D-Arabinozilamin

4. Aminošećeri

H

H OH

H

OH

O

CH2OH O

H

C OH

C H

OH

C

C

H

H

H

C OH

OH

OH

O

H OH

H

C

C

C

C

H

NH2

H

NH2

-2-D-Glukozamin

-2-D-Galaktozamin

5. Acetali

CH2OH C H

CH2OH O

H

C OH

C OCH3

H

C

C

H

OCOCH3

H

C OH

H

OH

O

H H

OH

C

C

C

C

H

OH

H

OH

Metil--D-Glukopiranozid

 Aceti l--D-Glukopiranozid