Organic Chemistry

Chimica Organica
Informazione Scientifica sul Farmaco
Capitolo 15
Carboidrati
Organic Chemistry, 5th Edition
L. G. Wade, Jr. Prentice Hall
Organic Chemistry, 3rd Edition
Paula Y. Bruice, Prentice Hall
Carboidrati
•
•
•
•
Sintetizzati dalle piante utilizzando la luce per convertire CO2 e
H2O in glucosio e O2 (fotosintesi).
Formano polimeri, tra i quali amido e cellulosa.
La maggior parte degli zuccheri hanno formula Cn(H2O)n, “idrati di
carbonio”
Sono poliidrossialdeidi, poliidrossichetoni o sostanze che per
idrolisi formano composti di questo tipo
OH OH
OH OH
CH2CHCHCHCHCHO
OH
OH OH
HO
OH OH O
OH OH
HO
H
* * * *
OH OH O
H
D-glucosio
24=16 stereoisomeri
H
HO
H
H
CHO
OH
H
OH
OH
CH2OH
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
H
HO
H
H
CHO
OH
H
OH
OH
CH2OH
Glucosio: aldoso
H OH
HO
HO
HO
H
H
HOH2C
H
OH
O
O
H
OH
H
CH2OH
OH H
Saccarosio: disaccaride
Cellulosa: polisaccaride
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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
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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
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Epimeri
• Composti con più centri di chiralità che differiscono per la
configurazione di uno solo di essi.
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Struttura emiacetalica: glucosio
• L’emiacetale si forma per reazione del gruppo -CHO con il
gruppo -OH al C5.
D-glucopiranosio
Anomero b
Anomero a
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Fruttosio
•
Si forma per reazione del C=O al C2 con il gruppo -OH al C5.
D-fruttofuranosio
O
furano
O
pirano
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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
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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!)
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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.
HOH2C
CH2OH
O
O
HO
HO
OH
salicina
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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.
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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.
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Maltosio
• Si ottiene per idrolisi parziale dell’amido
• Due molecole di glucosio con legame a-1,4’.
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Lattosio
•
•
•
Galattosio + glucosio, legame b-1-4’.
Zucchero principale del latte (4-8%)
Galattosemia: mancanza dell’enzima capace di isomerizzare il
galattosio a glucosio
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Saccarosio
•
•
•
Zucchero da tavola
Glucosio + fruttosio,
legame 1-1’
100 milioni di tonnellate
all’anno (canna da
zucchero, barbabietola)
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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
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Amilosio
• Frazione solubile dell’amido, polimero del D-glucosio.
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Amilopectina
• Frazione insolubile dell’amido
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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.
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Acidi nucleici
• Polimero del ribosio, molecole
legate da gruppi fosfato.
• Ogni ribosio è legato ad una
base.
• Acido ribonucleico (RNA)
• Acido deossiribonucleico (DNA)
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Fine del capitolo 15
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