TUTORIAL DE CARBOHIDRATOS

Estructura cíclica de monosacáridos

Los monosacáridos contienen dos grupos funcionales reactivos, un grupo carbonilo y un grupo -OH. Los alcoholes reaccionan con los compuestos carbonílicos. Un aldehído se combina con una molécula de alcohol para producir un hemiacetal.

Un hemiacetal es una molécula que contiene un grupo -OH y un grupo -OR unidos a un mismo átomo de carbono. La Reacción de formación de un hemiacetal puede ocurrir dentro de una simple molécula de monosacárido. Esta reacción se denomina reacción intramolecular, es decir, una reacción de un grupo funcional con otro dentro de la misma molécula. Las reacciones intramoleculares ocurren dentro de las moléculas y las reacciones intermoleculares ocurren entre diferentes moléculas.

En solución, el grupo -OH del quinto átomo de carbono de la D-glucosa reacciona con el grupo carbonilo del primer átomo de carbono para producir 2 isómeros hemiacetálicos cíclicos de la glucosa, a-D-glucosa y ß-D-glucosa.

Después de que ocurre la reacción, el primer átomo de carbono contiene el hemiacetal. En el átomo de carbono 1 se encuentra un grupo -OH y un grupo -OR. El grupo -OR contiene el átomo de oxígeno del quinto átomo de carbono y el grupo -R es la cadena carbonada de la glucosa. Las estructuras cíclicas de la a-D-glucopiranosa y ß-D-glucopiranosa se pueden entender más fácilmente a partir de la siguiente reacción.

Las figuras anteriores ilustran las formas cíclicas de la glucosa como proyecciones de Haworth. En ellas el primer átomo de carbono siempre se escribe hacia la derecha del anillo de seis miembros. Los átomos de carbono del 1 al 5 y el átomo de oxígeno forman el anillo. unido al quinto átomo de carbono está el sexto átomo de carbono con sus dos átomos de hidrógeno y el grupo -OH. En una proyección de Haworth se supone que el segundo y tercer átomo de carbono del anillo están delante del plano de la página, y que el quinto átomo de carbono y el átomo de oxígeno están detrás del plano de la página. Los grupos -OH restantes se colocan encima o debajo del plano del anillo. Si se escribe un -OH hacia la derecha en una proyección de Fischer de la forma aldehído de la molécula, el -OH se escribe debajo del plano del anillo en una proyección Haworth. Si en la proyección de Fischer el -OH se escribe a la izquierda, éste se escribe encima del plano del anillo en una proyección de Haworth.

La a-D-glucosa y la ß-D-glucosa difieren únicamente en la posición del grupo -OH del carbono hemiacetálico; por lo tanto, son diasteroisómeros. Estas son moléculas que poseen dos o más carbonos asimétricos y no son imágenes en el espejo una de otra (ver cuadro). En la estructura aldehídica de la glucosa, el primer átomo de carbono no es quiral porque sólo tiene tres grupos diferentes unidos a él. Sin embargo, después de que la D-glucosa forma el hemiacetal cíclico, el primer átomo de carbono se vuelve quiral, es decir tiene cuatro grupos. diferentes unidos a él. Este importante átomo de carbono quiral se denomina átomo de carbono anomérico. Si el grupo -OH del átomo de carbono anomérico se escribe hacia abajo del plano del anillo en la proyección de Haworth, entonces la estructura es la a-D-glucosa, y si el grupo -OH se escribe hacia arriba del plano del anillo, entonces la estructura es la ß-D-glucosa. La a-D-glucosa y la ß-D-glucosa tienen propiedades diferentes. La a-D-glucosa se funde a 146° centígrados y tiene una rotación específica en el polarímetro de -112°. La ß-D-glucosa se funde a 150° C y tiene una rotación específica de +19°. Si se disuelve la a-D-glucosa y la ß-D-glucosa en agua, su rotación específica gradualmente cambia a +52.7°. El cambio gradual en la rotación específica se denomina mutarrotación.

Los monosacáridos son azúcares reductores porque existen en equilibrio con aldehídos, hidroxicetonas libres, que sufren oxidación y por lo tanto reducen los agentes oxidantes. Uno de los agentes oxidantes que comúnmente se utiliza para probar la presencia de monosacáridos es el reactivo de Tollens.