UGLJENI HIDRATI

- Čine 80% mase biljaka i oko 2% mase životinja

- Životinje ih ne sintetišu, a biljke ih proizvode tokom fotosinteze

- Obuhvataju šećere, derivate šećera i polimere šećera

- Uloga: energetska, strukturna i imunološka

- Važne su i komponente glikoproteina, glikolipida, lipopolisaharida i dr.

- Ugljeni hidrati su POLIHIDROKSIALDEHIDI ILI POLIHIDROKSIKETONI

- Podela: 1. monosaharidi

2. oligosaharidi

3. polisaharidi

MONOSAHARIDI (PROSTI ŠEĆERI)

- Na osnovu funkcionalne grupe koje sadrže dele se na ALDOZE i KETOZE. - Na osnovu broja C-atoma koje sadrže dele se na trioze, tetroze, pentoze,

heksoze, itd.... - Gornji nazivi se mogu kombinovati. Primer aldopentoza, ketoheksoza... - FIZIČKE OSOBINE: dobro se rastvaraju u vodi, imalu sladak ukus,

kristalne su supstance. - ODREĐIVANJE KONSTITUCIJE: Glukoza je aldoheksoza a fruktoza je

ketoheksoza. - Oba monosaharida:

- imaju istu molekulsku formulu - reaguju sa Tolensovim reagensom (potvrda prisustva aldehidne

odnosno keto grupe) - sa anhidridom sirćetne kiseline se esterifikuju i daju pentaacetat

(imaju pet OH grupa) - sadrže OH grupe na zasebnim C-atomima

Moguće strukture glukoze i fruktoze su:

CHO

CHOH

CHOH

CHOH

CHOH

CH2OH

CH2OH

CO

CHOH

CHOH

CHOH

CH2OH

CH2OH

CHOH

CO

CHOH

CHOH

CH2OH

I II III

Sa HCN daju cijanhidrine:

CHO

CHOH

CHOH

CHOH

CHOH

CH2OH

HCN

CHOH

CHOH

CHOH

CHOH

CHOH

CH2OH

CN

HOH

CHOH

CHOH

CHOH

CHOH

CHOH

CH2OH

COOH COOH

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH3

P

HJ

Glukoza n-Heptanska kiselina

KONFIGURACIJA MONOSAHARIDA

Glukoza sadrži 4 asimetrična C-atoma.

Na svakom C atomu su moguća po dva prostorna rasporeda, tako da je broj izomernih

jedinjenja 2n = 24 = 16.

Na svakom asimetričnim C-atomu potrebno je odrediti konfiguraciju D- ili L-;

Kao polazno jedinjenje koristi se glicerinaldehid.

CH2OH

CO

CHOH

CHOH

CHOH

CH2OH

HCN

CH2OH

C(OH)CN

CHOH

CHOH

CHOH

CH2OH

HOH

CH2OH

C(OH)COOH

CHOH

CHOH

CHOH

CH2OH

P

HJ

Fruktoza 2-Metilheksanska kiselina

CH3

CHCOOH

CH2

CH2

CH2

CH3

CHO

OHH

OHH

CH2OH

CHO

CH2OH

H OH

CHO

HHO

OHH

CH2OH

D-Eritroza D-Glicerinaldehid D-Treoza

CHO

HHO

HHO

CH2OH

CHO

CH2OH

HO H

CHO

OHH

HHO

CH2OH

L-Eritroza L-Glicerinaldehid L-Treoza

Iz D-glicerinaldehida izvode se aldoze D-serije, a iz L-gliceraldehida aldoze L-serije:

• Svaki monosaharid ima po jedan optički antipod, a sa ostalim stereoizomerima daje parove diastereomernih šećera.

• D- i L- eritroza, D- i L- treoza su optički antipodi • (D-eritroza i D- treoza), (D-eritroza i L-treoza), (L-treoza i L-eritroza) su

diastereomeri (sve osobine su im različite) • D-eritroza i D-treoza dva epimerna šećera (razlikuju se samo po konfiguraciji na

jednom C-atomu)

CIKLIČNA STRUKTURA MONOSAHARIDA

Aldehidi i ketoni sa alkoholima daju poluacetale i poliketale:

R C O

H

R C OH

H

CH3OH

H

C

O

OHR

CH3

H

+ HH

H

C

O

OHR

CH3Aldehid

Poluacetal

Monosaharidi koji sadrže petločani prsten poluacetala nazivaju se FURANOZE, a oni

koji sadrže šestočlani prsten poluacetala PIRANOZE.

Nazivi potiču od naziva odgovarajućih heterocikličnih jedinjenja.

CHOH

CHOH

CHOH

CHOH

CH

CH2OH

O

CHO

CHOH

CHOH

CHOH

CHOH

CH2OH

CHOH

CHOH

CHOH

CH

CHOH

CH2OH

O

Poluacetalnipiranozni oblik

Otvoreni oblikaldoheksoze

Poluacetalnifuranozni oblik

Karbonilni c atom oblika sa otvorenim nizom (prvi C atom niza) naziva se poluacetalni

C-atom, a hidroksilna grupa na njemu je poluacetalna hidroksilna grupa.

Poluketalni oblici ketoze se takođe javljaju u obliku petoprstena sa OH grupom na

petom C atomu) i šestoprstena (sa OH grupom na šestom C-atomu).

CH2OH

CHO

CHOH

CHOH

CHOH

CH2

O

CH2OH

CO

CHOH

CHOH

CHOH

CH2OH

CH2OH

CHO

CHOH

CHOH

CH

CH2OH

O

Poluketalnipiranozni oblik

Otvoreni oblikketoheksoze

Poluketalnifuranozni oblik

Poluketalna grupa nalazi se na drugom C atomu.

I piranozni i furanozni oblik daju po dva izomerna poluacetala:

C

C

C

C

C

CH2OH

HO

OH

OH

OHH

H

H

H

OH

CHO

H OH

HO H

H OH

H OH

CH2OH

C

C

C

C

C

CH2OH

HO

OH

OH

HHO

H

H

H

OH

-D-Glukopiranoza -D-GlukopiranozaD-Glukoza

CHO

H OH

HO H

H OH

H OH

CH2OH

-D-Glukofuranoza -D-GlukofuranozaD-Glukoza

C

C

C

C

C

CH2OH

HO

OH

OHH

H

H

H

O

H

OH

C

C

C

C

C

CH2OH

HO

OH

HHO

H

H

H

O

H

OH

PERSPEKTIVNE FORMULE CIKLIČNIH OBLIKA MONOSAHARIDA

D-Glukoza

CHO

CH OH

CHO H

CH OH

CH OH

CH2OH

1

2

3

4

5

6

C

C

C

CH2OH

C

C O

H

H

H

H

H

OHOH

OH

OH

65

4

3 2

1

C

C

C

O H

C

C O

H

CH2OH

OHOH

OH

6

5

4

3 2

1C

C

C

O

C

C OH

CH2OH

OHOH

OH

6

5

4

3 2

1

D-Glukopiranoza

KONFORMACIJA PIRANOZNOG PRSTENA

INTERKONVERZIJA

ACIKLIČNIH I CIKLIČNIH

FORMI D-glukoze

O

HEMIJSKE REAKCIJE MONOSAHARIDA

Reakcija sa fenilhidrazinom

Reakcija oksidacije šećera

Reakcija redukcije šećera

DERIVATI MONOSAHARIDA

1. Etri:

C OH + CH3J C OCH3 + HJ

2. Estri:

C

C

C

C

C

CH2OCOCH3

H

H

H

H

H

OCOCH3

OCOCH3

H3COCO

OCOCH3O

Penta-O-acetil--D-glukopiranoza

3. Glikozilamini

4. Aminošećeri

C

C

C

O

C

C

H

OH

H

H

HH

H

NH2

OH

OHC

C

C

O

C

C

CH2OH

OH

OH

H

HH

NH2

H

H

OH

-D-Arabinozilamin -D-Glukozilamin

C

C

C

O

C

C

CH2OH

OH

OH

NH2

HH

OH

H

H

HC

C

C

O

C

C

CH2OH

H

OH

NH2

HOH

OH

H

H

H

-2-D-Glukozamin -2-D-Galaktozamin

5. Acetali

C

C

C

O

C

C

CH2OH

OH

OH

OH

HH

H

OCH3

H

H

Metil--D-Glukopiranozid

C

C

C

O

C

C

CH2OH

OH

OH

OH

HH

H

OCOCH3

H

H

Acetil--D-Glukopiranozid