炭水化物化学とは何ですか？
炭水化物化学は、炭水化物として知られる炭素、水素、酸素の化合物の構造、特性、反応を説明しています。これらの化合物には、一般式C（H 2 o） n があり、nは3つの上向きの任意の数になります。炭水化物には常に水素と酸素が含まれていることがわかります（h 2 o）、したがって名前の「水和物」部分です。炭水化物には、糖、澱粉、セルロース、その他多くの一般的な物質が含まれます。それらは、植物の光合成によって二酸化炭素と水から製造されており、すべての動物の食事に不可欠なエネルギー源です。ただし、炭水化物化学は非常に複雑になる可能性があります。これは、少量の小炭水化物分子を結合してはるかに大きな構造を形成できるため、非常に複雑になる可能性があります。グルコースなどの単純な炭水化物は、単糖として知られています。炭水化物の化学は、詳細が際に大幅に進行しました多くの単糖の構造は、19世紀後半にドイツの化学者であるエミル・フィッシャーによって最初に明らかにされました。複雑な炭水化物は、結合した単糖ユニットで構成されています。
2つの単糖で構成される分子は、二糖類として知られています。一般的な例は、単糖のグルコースとフルクトースで構成されるスクロース - テーブルシュガーとしてよく知られています。オリゴ糖にはいくつかの単糖ユニットがあり、多糖類はこれらのユニットの長い鎖で構成され、時には数千の数字があります。例は、さまざまな形とセルロースの澱粉です。チェーン内の各分子ユニットは、隣接する単糖分子から水素（H）およびヒドロキシル（OH）グループ（水を形成する）の除去によって形成されるグリコシド結合によって隣接して結合されます。
炭水化物構造は、異なる分子が同じ過剰にすることができるようなものですl式、原子は異なる方法で配置されています。たとえば、単糖は、アルドスとアルデヒド群とケトス群を持つケトスに分けることができます。グルコースとフルクトースは同じ化学式を持っていますが（C 6 h 12 o 6 ）、それらは異なって構造化されています。グルコースはアルドースであり、フルクトースはケトースです。これは、炭水化物化学の一般的な特徴です。
炭水化物の種類が異なる形で存在することも可能です。グルコースは線形形をとることができ、その6つの炭素原子は短い鎖を形成します。炭素原子にはC1-C6に番号を付けることができ、C1は2つの水素原子とヒドロキシル基に結合したアルデヒド基とC6を形成します。それぞれの間にある4つの炭素原子は、片側に水素原子、もう片方にヒドロキシル基を持っています。 Glucose、D-グルコースとL-グルコースには2つの形態がありますが、前者が持っているという点でのみ異なりますアルデヒド基の酸素と同じ側にあるヒドロキシル基の1つだけで、後者では、この配置はまさに逆転しています。これは多くの単糖に適用され、「D」形が天然糖の中で優勢です。
溶液では、D-グルコースは環構造を形成する傾向があり、C6は片側に押し、C5のヒドロキシル基はC1のアルデヒド基と反応し、6原子リングが5炭素原子と1つの酸素原子で形成されるように。これはグルコピラノースリングとして知られています。リングは、C1のヒドロキシル基の位置に応じて、2つの異なる形式をとることができます。リングと同じ平面上にある場合、化合物はβD-グルコピラノースとして知られていますが、リングの平面に対して垂直にある場合、αD-グルコピラノースとして知られています。 2つの異なる形態は異常として知られており、C1炭素原子はアノマー炭素として知られています。
β形式はより構造的に安定しているように見え、d-gluの場合copyranoseはそうですが、一部の単糖では、α型がより一般的です。これは、これらの化合物では、アノマーヒドロキシル基の電子ペアと環の酸素原子の電子ペア間の静電反発が、アノマー効果として知られる現象であるβ型のより大きな構造安定性を克服できるためです。どのフォームがより安定しているかは、化合物だけでなく、溶媒と温度にも依存します。
炭水化物中のヒドロキシル、アルデヒド、およびケト基を他のグループに置き換えることができ、幅広い反応を可能にします。炭水化物は、他の多くの生物学的に重要な化合物の基礎を形成します。たとえば、関連する化合物であるリボースとデオキシリボースは、核酸DNAとRNAが形成される基本単位です。グリコシドは炭水化物とアルコールから形成されます。エミル・フィッシャーにちなんで名付けられたフィッシャーのグリコシド化は、グルコースとメタからグリコシドメチルグルコシドを形成するために触媒を使用することを伴いますnol。グリコシド産生へのもう1つのルートは、グリコシルをアルコールと組み合わせてグリコシドを形成するKoenigs-Knorr反応です。