TUTORIAL DE CARBOHIDRATOS

Estereoisomería

Debido a que todos los carbohidratos tienen átomos de carbono quirales, desde tiempo atrás se reconoció que es necesario un método estándar de representación para describir la estereoquímica de los carbohidratos. El método más difundido emplea las proyecciones de Fischer para describir los centros de quiralidad sobre una página plana.

Recuerde que un átomo de carbono tetraédrico se representa en una proyección de Fischer con dos líneas cruzadas. Las líneas horizontales representan los enlaces que salen de la página, y las líneas verticales, los enlaces que están dentro de la misma página. Por convención, el carbono se coloca en o cerca de la parte superior en las proyecciones de Fischer. Así, el (R)-gliceraldehído, el monosacárido más sencillo se representa de la siguientes formas: ( forma 1)( forma 2).

Azúcares D, L

El gliceraldehído, la aldosa más sencilla, sólo tiene un centro de quiralidad, de suerte que posee dos formas enantiómeras (imágenes especulares). Sin embargo, sólo el enantiómero dextrorrotatorio se encuentra en forma natural; esto es, una muestra del gliceraldehído que se encuentra en la naturaleza en un polarímetro hace girar la luz polarizada en un plano en la dirección de las manecillas del reloj (+).

Dado que se ha demostrado que el (+)-gliceraldehído tiene una configuración R en C2, y por razones históricas anteriores a la adopción del sistema R, S, nos referimos al (R)-(+)-gliceraldehído como D-gliceraldehído (D porque es dextrorrotatorio). El otro enantiómero, (S)-(-)-gliceraldehído se conoce como (L)-gliceraldehído (L por levorrotatorio, o levogiratorio).

Debido a la forma en que los monosacáridos se biosintetizan en la naturaleza, la glucosa, la fructosa y casi todos los monosacáridos que se encuentran en la naturaleza tienen la misma configuración estereoquímica R que el D-gliceraldehído en el centro de quiralidad más alejado del grupo carbonilo. En las proyecciones de Fischer, la mayor parte de los azúcares naturales tiene el grupo hidroxilo en el centro inferior de quiralidad a la derecha. Nos referimos a todos estos azúcares como azúcares D.

En contraste con los azúcares-D los azúcares-L tienen una configuración S en el centro de quiralidad inferior, con el grupo -OH apuntando hacia la izquierda en las proyecciones de Fischer. Así, un azúcar L es la imagen especular (enantiómero) del azúcar D correspondiente y tiene la configuración opuesta a dicho azúcar en todos los centros de quiralidad. Observe que las notaciones D y L no tienen relación con la dirección en que un azúcar dado hace rotar la luz polarizada en un plano; un azúcar D puede ser dextrorrotatorio o levorrotatorio. El prefijo D indica solamente que el grupo -OH en el centro de quiralidad más bajo esta a la derecha cuando la molécula se dibuja en una proyección de Fischer, con el grupo carbonilo en la parte superior o cerca de ella.

Note también que en el sistema de nomenclatura D o L de carbohidratos sólo se describe la configuración de un centro de quiralidad y no se dice nada respecto a la configuración de otros posibles centros de quiralidad. La ventaja del sistema es que permite relacionar un azúcar con otro con rapidez y visualmente.

Configuración de las aldosas

Las aldotetrosas son azúcares de cuatro carbonos con dos centros de quiralidad. Hay 22 = 4 posibles aldotetrosas estereoisómeras, o dos pares de enantiómeros D, L, llamados eritrosa y tetrosa.

Las aldopentosas tienen tres centros de quiralidad y un total de dos elevado al cubo -8- posibles estereoisómeros, o cuatro pares D, L de enantiómeros. Estos cuatro pares se llaman ribosa, arabinosa, xilosa y lixosa. Todos excepto la lixosa, se encuentran en abundancia en la naturaleza. La D-ribosa es un constituyente importante del ARN (ácido ribonucleico), la L-arabinosa se encuentra en las plantas y la xilosa en la madera.

Las aldohexosas tienen cuatro centros de quiralidad y un total de dos a la cuarta potencia -16- posibles estereoisómeros, u ocho pares de enantiómeros D, L. Los nombres son alosa, altrosa, glucosa, manosa, gulosa, idosa, galactosa y talosa. De las ocho sólo la D-glucosa (del almidón y la celulosa) y la D-galactosa (de gomas y pectinas) sen encuentran ampliamente en la naturaleza. La D-manosa y la D-talosa también se encuentran en la naturaleza, pero en menor abundancia.

Proyecciones de Fischer de las D-aldosas de tres, cuatro, cinco, y seis átomos de carbono.