Sono noti anche come zuccheri, saccaridi, glucidi, o...
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STPA-Chimica Organica 1 Carboidrati • Sono noti anche come zuccheri, saccaridi, glucidi, o idrati di carbonio. • Tale nome deriva dal fatto che hanno formula generale: C n (H 2 O) m
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STPA-Chimica Organica 1
Carboidrati
• Sono noti anche come zuccheri, saccaridi, glucidi, o idrati di carbonio.
• Tale nome deriva dal fatto che hanno formula generale:
Cn(H2O)m
STPA-Chimica Organica 2
Carboidrati: classificazione• I glucidi si classificano in:
Monosaccaridi: presentano un’unica funzione carbonilica
Disaccaridi: per idrolisi danno due molecole di monosaccaridi
Oligosaccaridi: sono costituiti da due molecole a dieci molecole di monosaccaridi
Polisaccaridi: per idrolisi danno molte (diverse decine o centinaia) molecole di monosaccaridi
STPA-Chimica Organica 3
Monosaccaridi (1)• Sono poliidrossialdeidi o poliidrossichetoni e prendono il
nome rispettivamente di aldosi e chetosi. Il termine piùsemplice delle due classi è
D-gliceraldeide(2,3 diidrossi-propanale)
(chirale)
Diidrossiacetone(1,3-diidrossi-propanone)
(non chirale)
CHO|
C*|
CH2OH
H OH
CH2OH|C|CH2OH
O
STPA-Chimica Organica 4
Monosaccaridi (2)• Si aggiunge inoltre un prefisso prima della desinenza -oso per
indicare il numero degli atomi di carbonio.
Aldo-tetrosoCHO|CHOH|CHOH|CH2OH
CH2OH|C O|CHOH|CHOH|CH2OH
Cheto-pentosoCHO|CHOH|CHOH|CHOH|CHOH|CH2OH
Aldo-esoso
*
* *
*
*
*
*
*2n stereoisomeri
2 coppie di enantiomeri 2n stereoisomeri8 coppie di enantiomeri
STPA-Chimica Organica 5
Monosaccaridi (4): proiezioni di Fischer
• E’ un metodo di rappresentazione in due dimensioni della strutturatridimensionale di un composto asimmetrico.
D-gliceraldeide
H C* OH
CHO
CH2OH
H OH
CHO
CH2OH
• Considerando il carbonio sul piano del foglio, per indicare i legami diretti verso l’osservatore, si traccia una linea orizzontale; una linea verticale identifica invece quelli diretti sotto il piano del foglio.
STPA-Chimica Organica 6
Aldosi appartenenti alla serie DCHO|
H—C—OH|CH2OH
D- gliceraldeideCHO|
H—C—OH|
H—C—OH|CH2OH
D- eritrosio
CHO|
HO—C—H|
H—C—OH|CH2OH
D- treosio
CHO|
H—C—OH|
H—C—OH|
H—C—OH|CH2OH
D- ribosio
CHO|
H—C—OH|
HO—C—H|
H—C—OH|CH2OH
D- xilosio
CHO|
HO—C—H|
H—C—OH|
H—C—OH|CH2OH
D- arabinosio
CHO|
HO—C—H|
HO—C—H|
H—C—OH|CH2OH
D- lixosio
CHO|
H—C—OH|
H—C—OH|
H—C—OH|
H—C—OH|CH2OH
D- allosio
CHO|
HO—C—H|
H—C—OH|
H—C—OH|
H—C—OH|CHOH
D- altrosio
CHO|
H—C—OH|
HO—C—H|
H—C—OH|
H—C—OH|CH2OH
D- glucosio
CHO|
HO—C—H|
HO—C—H|
H—C—OH|
H—C—OH|CH2OH
D- mannosio
CHO|
H—C—OH|
H—C—OH|
HO—C—H|
H—C—OH|CH2OH
D- gulosio
CHO|
HO—C—H|
H—C—OH|
HO—C—H|
H—C—OH|CH2OH
D- idosio
CHO|
H—C—OH|
HO—C—H|
HO—C—H|
H—C—OH|CH2OH
D- galattosio
CHO|
HO—C—H|
HO—C—H|
HO—C—H|
H—C—OH|CH2OH
D- talosio
ESOSI
PENTOSI
TRIOSO
TETROSI
STPA-Chimica Organica 7
Strutture cicliche dei monosaccaridi• I monosaccaridi a 5 o 6 atomi di carbonio esistono anche in forma
ciclica. Tale forma si ottiene da quella aperta attraverso una reazione il gruppo carbonilico ed il gruppo alcolico secondario più distante da esso.
H |C = O|
H—C—OH|
HO—C—H|
H—C—OH|
H—C—OH|CH2OH
D-glucosio
|H—C—OH
|H—C—OH
|HO—C—H O
|H—C—OH
|H—C
|CH2OH
D-glucosio
|HO—C—H
|H—C—OH
|HO—C—H O
|H—C—OH
|H—C
|CH2OH
D-glucosioEpimero β Epimero α
STPA-Chimica Organica 8
Strutture cicliche (2): rappresentazione di HaworthH |C = O|
H—C—OH|
HO—C—H|
H—C—OH|
H—C—OH|CH2OH
|HO—C—H
|H—C—OH
|HO—C—H O
|H—C—OH
|H—C
|CH2OH
|H—C—OH
|H—C—OH
|HO—C—H O
|H—C—OH
|H—C
|CH2OH
OH
CH2OH
O—H
CO H
OHHO
CH2OH
HO
OH
OH
OHO
OH
CH2OH
OH
OHHO
O
β-D-glucopiranosio α-D-glucopiranosioforma aperta
~ 64%
~ 1%
~ 35%
Fruttosio
STPA-Chimica Organica 10
Strutture cicliche dei monosaccaridi (3): ribosioH |C = O|
H—C—OH|
H—C—OH|
H—C—OH|CH2OH
D-ribosio
|H—C—OH
|H—C—OH O
|H—C—OH
|H—C
|CH2OH
α-D-ribosio
|HO—C—H
|H—C—OH O
|H—C—OH
|H—C
|CH2OH
β-D-ribosio
OH OH
O—HHOCH2
CO H
HOCH2
OH OH
OHO HOCH2
OH OH
OH
O
β-D-ribofuranosio α-D-ribofuranosio
STPA-Chimica Organica 11
Amminozuccheri
• Sono zuccheri contenenti un gruppo amminico al posto di un gruppo ossidrilico.
• La N-acetil-D-glucosammina è un componente di molti polisaccaridi.
STPA-Chimica Organica 12
Legame glicosidico (1)• Gli ossidrili semiacetalici o semichetalici dei monosaccaridi
reagiscono facilmente con altri gruppi funzionali (alcolici o amminici) con eliminazione di una molecola di acqua e formazionedei glicosidi.
CH2 OH
HOOH
OH
OHO
β-D-glucopiranosio
+ CH3 OH + H2O
O-Metil-β-D-glucopiranoside
legame O-glicosidi
CH2 OH
OH
OH
O—CH3O
Legame importante nella formazione dei disaccaridi e dei polisaccaridi
STPA-Chimica Organica 13
CH2 OH
HOOH
OH
OHO
β-D-glucopiranosio
+ CH3NH2+ H2O
N-Metil-β-D-glucopiranoside
legame N-glicosidic
CH2 OH
OH
OH
NH—CH3O
Legame importante nella formazione dei nucleosidi
Legame N-glicosidico (2)
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Reazioni: riduzione ad alditoli
• Viene in genere effettuata mediante l’aggiunta di sodio boroidruro
STPA-Chimica Organica 15
Acidi aldonici e acidi uronici• Qualsiasi carboidrato in grado di reagire con un agente
ossidante, è detto “zucchero riducente”.
Acido gluconico, ottenuto dall’ossidazione chimica del glucosio
Acido glucuronico, ottenuto dall’ossidazione enzimatica del glucosio
STPA-Chimica Organica 16
Vitamina c
• Struttura simile ad un monosaccaride.• Molecola facilmente ossidabile (perché ?)
STPA-Chimica Organica 17
Disaccaridi: saccarosio
α-D-glucopiranosio + β-D-fruttofuranosio
CH2 OH
HOOH
O
HOH2C
OH
OH
OCH2OH
O
OH
1
23
4
5
6
1
2
3 4
5
6
STPA-Chimica Organica 18
Disaccaridi: maltosio
α-D-glucopiranosio + α-D-glucopiranosio
6CH2 OH
HOOH
O
OH
1
23
4
5
6 CH2 OH
OH
OH
OH
O
1
23
4
5
O
In figura, l’ α maltosio
STPA-Chimica Organica 19
Disaccaridi: lattosio
β-D-galattopiranosio + D-glucopiranosio
STPA-Chimica Organica 20
Polisaccaridi: cellulosa• Polimero lineare costituito da molecole di β-D-
glucopiranosio legate da legami β-1-4 glicosidici
Il numero di molecole di β-D-glucosio legate può essere anche di diverse migliaia. Le diverse catene lineari si
dispongono in maniera affiancata e la formazione di numerosi legami ad idrogeno intercatena conferisce l’eccezionale
rigidità alla cellulosa, proprietà alla base della sua funzione strutturale nei sistemi biologici.
HO
CH2 OH
OH
O
1
23
4
5
6
OH
CH2 OH
OH
OH
O
O 1
23
4
5
6 CH2 OH
OH
OH
O
O 1
23
4
5
6CH2 OH
OH
O
1
23
4
5
6
OH
CH2 OH
OH
OH
O
O 1
23
4
5
6
O
OH
n
STPA-Chimica Organica 21
Polisaccaridi: amido• Costituito da due componenti: α-amilosio ed amilopectina. L’ α-amilosio è
un polimero lineare in cui molecole di α-D-glucopiranosio sono legate da legami α-1-4 glicosidici
Per idrolisi fornisce molecole di maltosio e/o α-D-glucosio
HO
CH2 OH
OH
O
1
23
4
5
6
OH
CH2 OH
OH
OH
O
O1
23
4
5
6 CH2 OH
OH
OH
O
O1
23
4
5
6CH2 OH
OH
O
1
23
4
5
6
OH
CH2 OH
OH
OH
O
O1
23
4
5
6
O
n OH
STPA-Chimica Organica 22
Polisaccaridi: amilopectina• Nell’amilopectina polimeri lineari di α-amilosio sono uniti da legami α-1-6
glicosidici che coinvolgono l’ossidrile semiacetalico libero di una catena di α-amilosio e quello in posizione 6 di un’altra catena.
CH2 OH
OH
O
1
23
4
5
6
OH
CH2 OH
OH
OH
O
O1
23
4
5
6 CH2 OH
OH
HO
O
O1
23
4
5
6
CH2 OH
OH
OH
O
O
1
23
4
5
6CH2
OH
OH
O
O1
23
4
5
6CH2 OH
OH
O
1
23
4
5
6
OH
OO
O
O
STPA-Chimica Organica 23
Eparina• Appartiene alla famiglia dei glicosamminoglicani• L’elevata densità di carica negativa la rende molto affine
all’antitrombina, e la fa agire come anticoagulante• Peso molecolare tra i 3 e i 30 kDa
