O que é química de carboidratos?

A química de carboidratos descreve a estrutura, propriedades e reações dos compostos de carbono, hidrogênio e oxigênio conhecido como carboidratos. Esses compostos têm a fórmula Geral C (H _{2 o) n , onde n pode ser qualquer número de três para cima. Pode -se observar que os carboidratos sempre contêm hidrogênio e oxigênio nas proporções da água (H 2 o), daí a parte "hidrato" do nome. Os carboidratos incluem açúcar, amido, celulose e muitas outras substâncias comuns. Eles são fabricados a partir de dióxido de carbono e água por fotossíntese em plantas e são uma fonte de energia essencial nas dietas de todos os animais.}

Os carboidratos mais simples são trindos, com apenas três átomos de carbono. A química de carboidratos pode, no entanto, pode ser bastante complexa, pois um número de pequenas moléculas de carboidratos pode ser unido para formar estruturas muito maiores. Carboidratos simples, como glicose, são conhecidos como monossacarídeos. A química de carboidratos avançou significativamente quando o detalheD Estruturas de muitos monossacarídeos foram esclarecidas pela primeira vez por Emil Fischer, um químico alemão, no final do século XIX. Carboidratos complexos consistem em unidades de monossacarídeos unidas.

Moléculas

constituídas por dois monossacarídeos são conhecidas como dissacarídeos; Um exemplo comum é a sacarose - mais conhecida como açúcar de mesa - que consiste nos monossacarídeos glicose e frutose. Os oligossacarídeos possuem várias unidades de monossacarídeos, e os polissacarídeos consistem em cadeias longas dessas unidades, às vezes numerando milhares; Exemplos são amido em suas várias formas e celulose. Cada unidade molecular na cadeia é unida ao seu vizinho por uma ligação glicosídica, formada pela remoção de grupos de hidrogênio (H) e hidroxila (OH) - formando água - a partir de moléculas de monossacarídeos adjacentes.

Estruturas de carboidratos são tais que diferentes moléculas podem ter o mesmo excessoL fórmula, com os átomos dispostos de maneira diferente. Os monossacarídeos, por exemplo, podem ser divididos em aldoses, que possuem e o grupo aldeído, e as cetoses, que possuem um grupo ceto-uma ligação dupla de carbono-oxigênio também conhecida como grupo carbonil. Embora a glicose e a frutose tenham a mesma fórmula química (c H _o

Também é possível existir um tipo de carboidrato em diferentes formas. A glicose pode assumir uma forma linear, com seus seis átomos de carbono formando uma cadeia curta; Os átomos de carbono podem ser numerados C1-C6, com C1 formando o grupo aldeído e C6, na outra extremidade, ligados a dois átomos de hidrogênio e um grupo hidroxila. Os quatro átomos de carbono entre cada um têm um átomo de hidrogênio de um lado e um grupo hidroxila do outro. Existem duas formas de glicose, D-glicose e L-glicose, que diferem apenas na medida em que o primeiro temApenas um de seus grupos hidroxila no mesmo lado da molécula que o oxigênio do grupo aldeído, enquanto no último, esse arranjo é exatamente revertido. Isso se aplica a muitos monossacarídeos, com as formas "d" predominando entre açúcares naturais.

Em solução, a D-glicose tende a formar uma estrutura de anel, com C6 empurrado para um lado e o grupo hidroxila em C5 reagindo com o grupo aldeído em C1 de tal maneira que um anel de seis átomos é formado com 5 átomos de carbono e um átomo de oxigênio. Isso é conhecido como um anel de glucopiranose. O anel pode assumir duas formas diferentes, dependendo da posição do grupo hidroxila em C1. Se estiver no mesmo plano que o anel, o composto é conhecido como β d-glucopiranose, mas se estiver perpendicular ao plano do anel, é conhecido como α-glucopiranose. As duas formas diferentes são conhecidas como anômeros e o átomo de carbono C1 é conhecido como carbono anomérico.

A forma β parece mais estruturalmente estável e no caso de D-GLUCopiranose é, mas em alguns monossacarídeos, a forma α é mais comum. Isso ocorre porque nesses compostos, a repulsão eletrostática entre os pares de elétrons no grupo hidroxil anomérico e os do átomo de oxigênio no anel pode superar a maior estabilidade estrutural da forma β, um fenômeno conhecido como efeito anomérico. Qual forma é mais estável depende não apenas do composto, mas também do solvente e da temperatura.

Os grupos hidroxila, aldeído e ceto em carboidratos podem ser substituídos por outros grupos, permitindo uma ampla gama de reações. Os carboidratos formam a base de muitos outros compostos biologicamente importantes. Por exemplo, ribose e desoxirribose, um composto relacionado, são as unidades fundamentais das quais os ácidos nucleicos DNA e RNA são formados. Os glicosídeos são formados a partir de carboidratos e álcoois; A glicosidação de Fischer, em homenagem a Emil Fischer, envolve o uso de um catalisador para formar o glicosídeo metil glucósido de glicose e metanol. Outra rota para a produção de glicosídeo é a reação Koenigs-Korr, que combina um halogeneto de glicosil com um álcool para formar o glicosídeo.