Definitie
Zaharidele, denumite si glucide sau hidraţi de
carbon sunt produşi naturali, constituenţi esenţiali
ai celulelor, apartinand atât regnului vegetal cat si
celui animal.
- Reprezintă sursa de energie necesara proceselor
vitale.
ZAHARIDE
HIDRAŢI DE CARBON (GLUCIDE, ZAHARIDE)
amidon zahăr/zaharoză
celuloză
fructoză
glucoză
Clasificare
Zaharidele se clasifica in functie de comportarea lor fata de
apa:
- Monozaharide - zaharide simple - compusi
polihidroxicarbonilici (aldoze sau cetoze) – care nu
hidrolizeaza. Au formula generala: C6H12O6
- Zaharide de policondensare – compusi care hidrolizeaza si
se obtin prin eliminarea apei intre doua grupe OH provenite
de la doua monozaharide. Formula generala: (C6H10O5)n
Se impart in:
- Oligozaharide - n cuprins intre 2 si 10
- Polizaharide – n ≥ 10
MONOZAHARIDE
Polihidroxialdehide, numite ALDOZE
Polihidroxicetone, numite CETOZE
ALDOZA
- o grupare carbonil de tip aldehida
- 1 grupa alcool primar
-1 sau mai multe grupe alcool
secundar
CETOZA
- o grupare carbonil de tip cetona
- 2 grupe alcool primar
- 1 sau mai multe grupe alcool
secundar
-1
EXEMPLE:
IZOMERIE Monozaharidele au unul sau mai multi atomi de carbon asimetrici si sunt
optic active.
Nr. stereoizomerilor = 2n
Aldohexozele au 24 = 16 stereoizomeri,
iar cetohexozele au 23 = 8 stereoizomeri
In functie de configuratia atomului de carbon cel
mai departat de gruparea carbonil, monozaharidele
au fost incadrate in doua serii:
- seria D – care au la acest carbon configuratie
identica cu D-glicerinaldehida
- seria L - care au la acest carbon configuratie
identica cu L-glicerinaldehida
D- fructoza L- fructoza
Fiecare termen al unei serii D
este enantiomerul corespunzator
al unei serii L.
D- fructoza este levogira iar
D- glucoza este dextrogira.
Majoritatea monozaharidelor naturale
fac parte din seria D.
IZOMERIE Doua monozaharide izomere care difera intre
ele doar prin configuratia unui atom de carbon
asimetric se numesc EPIMERI.
Epimerii sunt un caz particular de diastereoizomerie.
STRUCTURA Toate pentozele si hexozele adopta o structura ciclica prin aditia unei grupe OH la
grupa carbonil, obtinandu-se heterocatene cu 5 sau 6 atomi. Formele ciclice sunt mai
stabile decat formele aciclice si se pot reprezinta prin formule Fischer sau Haworth:
In cazul glucozei, la reactiile intramoleculare de ciclizare participa grupa
carbonil si o grupa OH: de la C5 – forma piranozica – (1-5) sau de la
C4 – forma furanozica – (1-4)
La formarea
structurii ciclice a
glucozei, apare la
fosta grupă
carbonil o nouă
grupare hidroxil,
care se numește
hidroxil glicozidic
și care are o
reactivitate mai
mare decât
celelalte grupe
hidroxil din
moleculă.
Anomerii α si β - glucoza
Dupa pozitia grupei hidroxil glicozidic fata de grupa OH din pozitia 4 se obtin
doi stereoizomeri numiti anomeri, α si β. In solutie apoasa pot trece unul in
celalalt, cu stabilirea unui echilibru, fenomen numit mutarotatie.
Formule Haworth
Formule Fischer
In cazul fructozei ciclizarea se face intre C2-C6 (forma piranozica) sau
C2-C5 (forma furanozica, sub care se gaseste in di- sau polizaharide)
Glucoza - C6H12O6
Cea mai importanta monozaharida
In natura se gaseste in fructele
dulci, in mustul de struguri, in
mierea de albine si in toate
celulele vegetale.
In cantitati mici se gaseste in
sange (0,09 %)
Solutiile de glucoza prezinta
activitate optica
D-Glucoza L-Glucoza
Formula de
perspectiva a
α - glucozei
6
1
2 3
4
5
- OH glicozidic
Proprietati
Glucoza este o substanta solida, cristalizata, de
culoare alba sau galbuie, solubila in apa, are gust
dulce.
α – glucoza are t.t. +146
C, iar β – glucoza +150
C
Participa la procese de biosinteza a oligozaharidelor
sau polizaharidelor, costituind sursa de energie a
organismelor vii.
Fiind o aldohexoza, are proprietati reducatoare.
I. Reacții la grupa carbonil
+ H2 →
1. Reactia de reducere:
Ni
D-sorbitol D - glucoza
2. Reactia de oxidare blanda: a) cu reactivul Tollens
+2[Ag(NH3)2]OH → +2Ag↓ + 4NH3 +H2O
Acid gluconic D - glucoza
b) cu reactivul Fehling
+2Cu(OH)2 → +Cu2O↓ + 2H2O
Acid gluconic D - glucoza
+ Br2 + H2 O → + 2HBr
Acid gluconic D - glucoza
c) cu apa de brom
3. Reactia de oxidare cu agenti oxidanti puternici:
Acid D - glucaric
HNO3 conc.
t
C + H2O + 3[O]
D - glucoza
1) Reactii de alchilare (eterificare)
2) Reactii de acilare (esterificare)
Reactivitatea grupelor OH scade in ordinea:
OH glicozidic > OH alcool primar > OH alcool secundar
III. Fermentatia alcoolica:
II. Reactii ale grupelor hidroxil
Intrebuintari
Glucoza se intrebuinteaza la prepararea alcoolului
etilic, la prepararea produselor zaharoase, a siropurilor,
ca inlocuitor al zaharului, in industria medicamentelor -
la prepararea vitaminei C si a serului glucozat.
Fructoza - C6H12O6
Fructoza sau zaharul din fructe se gaseste impreuna cu glucoza in
fructele dulci si in miere
anomeri
Proprietati fizice
Fructoza este o substanta solida, cristalizata, de culoare
alba, solubila in apa.
Este mai dulce decat zaharoza de 1,52 ori si decat glucoza
de 2,2 ori.
Proprietati chimice
sau H2 /Ni
Na BH4 / H3O+
manitol
Reactia de reducere:
Borohidrura de
sodiu
sorbitol
+
Intrebuintari
Fructoza se intrebuinteaza la inlocuirea altor
produse care contin zahar si in special in alimentatia
suferinzilor de diabet.
DIZAHARIDE
Se obtin prin eliminarea unei molecule de apa intre doua
molecule de monozaharide identice sau diferite:
a) intre OH glicozidic de la o molecula si o gr. OH, de obicei din
pozitia 4 de la cealalta molecula o leg. eterica C-O-C,
numita legatura monocarbonilica, α – glicozidica sau
β – glicozidica (ex. α – maltoza, formata din α – glucoza,
respectiv β – celobioza, formata din β – fructoza)
b) Intre grupele OH glicozidice ale celor doua molecule
legatura eterica formata, numita legatura dicarbonilica
(ex. zaharoza, formata din α – glucoza si β – fructoza).
Proprietati
Sunt determinate de natura legaturii eterice.
Cele cu legatura monocarbonilica, avand un OH
glicozidic liber, pot trece in forma carbonilica si pot da
reactii specifice acesteia: se oxideaza si reduc bromul,
reactivii Tollens si Fehling. Au caracter reducator
(ex. maltoza)
Cele cu legatura dicarbonilica sunt nereducatoare (de
ex. zaharoza)
Hidroliza in mediu acid este o hidroliza totala si
conduce la monozaharidele constituente.
Hidroliza poate fi catalizata si de enzime specifice
(α – glicozidaze sau β – glicozidaze)
Zaharoza – C12H22O11
Zaharoza este foarte raspandita in
regnul vegetal. Se gaseste in tulpina
trestiei de zahar, in sfecla de zahar, in
morcovi, pepeni galbeni, zmeura,
piersici, caise etc.
α-D- glucopiranoza + β – D - fructofuranoza
Proprietati fizice si chimice
Zaharoza este solida, cristalizata, incolora.
Se topeste la 185ºC; incalzitã peste 185ºC se ingalbeneste,
devine un lichid galben – brun, care racit devine caramel;
daca se continua incalzirea se transforma in carbune de
zahar.
Este solubila in apa si insolubila in alcool.
Prin hidroliza acida sau enzimatica formeaza un amestec
echimolecular de D-glucoza si D-fructoza, numit zahar
invertit sau miere artificiala:
C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6
Zaharoza este dextrogira, iar solutia obtinuta este levogira.
Intrebuintari
Se intrebuinteaza in alimentatie, fiind o substanta cu
o mare valoare alimentara, gustoasa si asimilata
usor de organism. Prin asimilarea unui gram de
zaharoza in organism se obtin 3,7- 4,2 cal.
Materie prima in fabricile de produse zaharoase
(bomboane, ciocolata, etc)
POLIZAHARIDE
Compusi macromoleculari naturali obtinuti
prin policondensarea biochimica a unor
monozaharide.
Amidonul - (C6H10O5)n Amidonul este polizaharida de rezerva a plantelor si este format
din doua componente: - amiloza (10-20%) (n=300-1200) – miezul granulei de amidon
- amilopectina (80-90%) (n= 6 000 – 36 000) – invelisul granulei
Amiloza, alcatuita din resturi de α-D-glucoza unite prin legaturi monocarbonilice α-glicozidice (1-4), este partea solubila in apa calda; macromoleculele sunt rasucite in spirala.
In prezenta iodului se coloreaza in albastru intens.
Amilopectina, alcatuita din resturi de α-D-glucoza unite prin legaturi monocarbonilice α-glicozidice 1-4 si din loc in loc 1-6, are structura ramificata si este partea insolubila in apa calda. In prezenta iodului se coloreaza slab purpuriu.
Industrial, amidonul se obtine din cartofi sau faina de grau.
Amidonul se prezinta ca o pulbere fina, de culoare alba mai mult sau mai putin stralucitoare. Este insolubil in apa rece, iar cu apa calda, formeaza solutii vascoase, care la rece devin un gel numit coca.
Este folosit in alimentatie, in industrie la la obtinerea glucozei, a spirtului alb, a melasei amidonate, etc.
(C6H10O5)n + n H2O → n C6H12O6 Hidroliza amidonului in mediu acid: α-D-glucoza
amilopectina amiloza
1 4
1
4 1
1
4
4
1
6 1
4
4
1
4 1
Celuloza - (C6H10O5)n n= 300-3300
Este polizaharida cea mai raspandita in natura, fiind formata din resturi de
β – D- glucopiranoza, unite intre ele in pozitia 1-4. macromoleculele au
orientare liniara si structura filiforma, care permite formarea unor leg. de
hidrogen intre gr. OH ale moleculelor Invecinate.
Se obtine din bumbac, lemn, stuf si paie.
Celuloza este o substanta alba, cu structura macromoleculara fibroasa, fara
gust si fara miros, insolubila in apa, in acizi minerali diluati, cat si in solventi
organici. Este solubila in reactivul SCHWEITZER, [Cu (NH3)4 ] (OH)2
La incalzire se carbonizeaza, fara a se topi.
Obtinerea hartiei, a matasii artificiale (de tip vascoza si acetat), a esterilor, a
fibrelor si firelor artificiale (lana colodiu, din care se obtine celuloidul), a unor
substante explozive, a lacurilor si emailurilor.
4 1 1 4
PROPRIETATI CHIMICE
-prin tratarea celulozei cu un amestec de anhidrida acetica si acid
acetic in prezenta de acid sulfuric sau cu clorura de acetil se obtin
acetati de celuloza (mono, di sau triacetat de celuloza).
I. Reactia de esterificare:
- prin tratare cu acid azotic si acid sulfuric, se obtin esteri ai celulozei
II. Prin tratarea celulozei cu solutie concentrata de NaOH se obtine un compus, numit alcaliceluloza, care formeaza cu sulfura de carbon (CS2) xantogenatul de celuloza, folosit la obtinerea viscozei, materie prima in industria textila. >CH―OH + NaOH → >CH―ONa + H2O
celuloza alcaliceluloza
>CH―ONa + CS2 → >CH―O―C―SNa
║
O
xantogenat de celuloza
>CH―O―C―SNa + H2SO4→ >CH―OH + CS2 + NaHSO4
║ celuloza
O
Glicogenul
Glicogenul este o polizaharida de rezerva pentru om si
animale, compusa din resturi de α – D- glucoza legate in
pozitiile 1-4 si 1-6. Are macromolecule mai mici si mai
ramificate decat amilopectina.
Are formula moleculara (-C6H10O5-)n in care n are o valoare de
ordinul 3 000-6 000
Este depozitat in ficat si in concentratie mai mica in muschi.
Este o pulbere alba, solubila in apa calda cu care formeaza o
solutie opalescenta si coloidala.
Cu iodul da o coloratie rosie - violet, caracteristica. Culoarea
dispare la fierbere si reapare la rece, ca in cazul amidonului.
Prin hidroliza chimica sau enzimatica formeaza α-D-glucoza.