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 3 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 4 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 7 Epimeri • Composti con più centri di chiralità che differiscono per la configurazione di uno solo di essi. 8 Struttura emiacetalica: glucosio • L’emiacetale si forma per reazione del gruppo -CHO con il gruppo -OH al C5. D-glucopiranosio Anomero b Anomero a 9 Fruttosio • Si forma per reazione del C=O al C2 con il gruppo -OH al C5. D-fruttofuranosio O furano O pirano 10 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 11 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!) 12 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 13 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. 14 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. 15 Maltosio • Si ottiene per idrolisi parziale dell’amido • Due molecole di glucosio con legame a-1,4’. 16 Lattosio • • • Galattosio + glucosio, legame b-1-4’. Zucchero principale del latte (4-8%) Galattosemia: mancanza dell’enzima capace di isomerizzare il galattosio a glucosio 17 Saccarosio • • • Zucchero da tavola Glucosio + fruttosio, legame 1-1’ 100 milioni di tonnellate all’anno (canna da zucchero, barbabietola) 18 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 19 Amilosio • Frazione solubile dell’amido, polimero del D-glucosio. 20 Amilopectina • Frazione insolubile dell’amido 21 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. 22 Acidi nucleici • Polimero del ribosio, molecole legate da gruppi fosfato. • Ogni ribosio è legato ad una base. • Acido ribonucleico (RNA) • Acido deossiribonucleico (DNA) 23 Fine del capitolo 15 24