14. fejezet
Szénhidrátok

Egyszerû cukrok (monoszacharidok)

• általános képlet: (CH₂O)_n
• általános szerkezet: egy karbonilcsoport, a többi szénatomon OH-csoport van

D-glükóz
2,3,4,5,6-pentahidroxi-hexanal
(4 királis centrum)

• a monoszacharidok osztályozása
  aldóz: aldehid
  ketóz: keton
  trióz: 3 szénatom
  tetróz: 4 szénatom
  pentóz: 5 szénatom
  hexóz: 6 szénatom
  ketopentóz: ketóz 5 szénatommal
  stb.

Sztereocentrumok

• a D-glükóz 4 királis centrumot tartalmaz (2⁴ = 16 lehetséges sztereoizomer)
  a D-glükóz az egyik sztereoizomer
  egy másik sztereoizomer a D-glükóz enantiomerje
  a többi 14 sztereoizomer a D-glükóz diasztereomerje

Fischer-vetítés

• több királis centrum ábrázolásának egyik módja
  a királis centrumot úgy helyezzük el, hogy
• a vízszintes csoportok elöl legyenek
• a függõleges csoportok legyenek hátul

• Egy adott sztereocentrumot többféleképp lehet megjeleníteni
• 12 különbözõ Fischer-vetítés reprezentálja az (R)-t
• 12 különbözõ Fischer-vetítés reprezentálja az (S)-t

D-glicerinaldehid

• a legegyszerûbb királis cukor
• a sztereokémiai D és L elnevezés referenciája

D-cukrok felírása

• a karbonil véget helyezzük felülre
• az összes királis centrumot rajzoljuk le Fischer-vetítéssel
• ha a legalsó OH-csoport jobb oldalon van, D
• ha a legalsó OH-csoport bal oldalon van, L

A D-aldóz család

• triózok: D és L glicerinaldehid
• tetrózok: D és L eritróz, D és L treóz
• pentózok: 4 pár sztereoizomer (egyik a D-ribóz)
• hexózok: 8 pár sztereoizomer (egyik a D-glükóz)

A cukrok gyûrûs szerkezete

• belsõ félacetál keletkezése
  az egyik OH-csoport kapcsolódik a karbonilcsoporthoz
  furanóz: 5-tagú gyûrû
  piranóz: a 6-tagú gyûrû

Haworth-vetítés

• gyûrûs szerkezetek megjelentési módszere (sík)
  a gyûrût helyezzük az O-nel hátra (vagy jobbra-hátra)
• egy jobb oldali OH (Fischer) alulra kerül (Haworth)
• egy bal oldali OH (Fischer) felülre kerül (Haworth)
• a D-cukrok legutolsó CH₂OH-csoportja felül van
• az új félacetál bármely konfigurációjú lehet

Anomerek

• a félacetál (anomer) szénatom két sztereoizomerje
• az alfa-anomerben az OH csoport alul van (Haworth)
• a béta-anomerben az OH csoport felül van (Haworth)
• az anomerek diasztereomerek (különbözõ fizikai tulajdonságok)

A glükóz mutarotációja

• az alfa-D-glükopiranóz és a béta-D-glükopiranóz egymásba átalakulhat
  bármelyikbõl kiindulva, oldatban keveréket kapunk
• oldatban kb. 64% béta, 36% alfa, <1% nyílt forma

A cukrok konformációja

• az öttagú gyûrûk közel planárisak
  (a Haworth-vetítés jó)
• a hattagú gyûrûk szék konformerek
  (a Haworth-vetítés nem pontos)
• egy Haworth-féle hattagú gyûrû
  jobb oldalát lefelé, baloldalát felfelé kell hajlítani

• a béta-D-glükóz összes szubsztituense ekvatoriális állású (a legstabilabb)

Monoszacharidok reakciói

• savanhidridekkel az OH-csoportok észterekké alakíthatók
  
  
• az OH-csoportok éterekké alakíthatók metil-jodiddal (+ Ag₂O)
  
  
• a félacetálok alkohollal és savval acetállá alakíthatók
  (az acetált glikozidnak nevezik)
  
  
• a karbonil redukciója NaBH₄-del polialkoholt (alditol) ad
  
  
• Tollen-reagenssel karbonsavvá oxidálható az aldehidcsoport
  (a polihidroxi-karbonsavat aldonsavnak nevezik)
  
  
• az aldehid és a primer alkohol (mindkét vég) HNO₃-as oxidációja (polihidroxi-dikarbonsav: aldársav)

Glikozidok

• az acetálok nem alakulnak egymásba a nyílt formán keresztül
  (nem mutarotálnak)

• a cukrokat glikozidos kötés kapcsolja más biomolekulákhoz, köztük más cukrokhoz is

Cukrok redukciója

• a pozitív Tollen-reakció (Ag⁺) vagy Cu⁺²
  szabad aldehidcsoportot (vagy félacetált) jelez
  
  az aldózok redukáló cukrok
  a glikozidok nem redukáló cukrok
  a ketózok nem redukáló cukrok

Diszacharidok

• két monoszacharid kötése
  általában glikozid (acetál) formában

Glükóz diszacharidok - maltóz és cellobióz

• maltóz: glikozidos (acetál) kötés a 4'-OH és a C-1 (alfa) között
  1,4'-alfa-glikozid
• cellobióz: glikozidos (acetál) kötés a 4'-OH és a C-1 (béta) között
  1,4'-béta-glikozid

Szacharóz - a glükóz és a fruktóz diszacharidja

• a glükóz C-1 és a fruktóz C-2 atomja kapcsolódik glikozidosan
  a szacharóz nem redukáló cukor

Poliszacharidok

• cellulóz: glükózmolekulák hosszú lánca, 1,4'-béta kapcsolódással
  a fa fõleg cellulózból áll
  
  
• keményítõ: a glükóz raktározott formája növényekben
  glükózmolekulák hosszú lánca, 1,4'-alfa kapcsolódással (amilóz)
  néhány 1,6'-alfa kapcsolódás is van (amilopektin)
  az alfa-kötéseket meg tudjuk emészteni, de a bétákat nem
  
  
• glikogén: a glükóz raktározott formája állatokban
  nagyon hosszú (1,4'-alfa) láncok, sok (1,6'-alfa) elágazással

Ismeretanyag

• egyszerû cukrok csoportosítása
• D- és L-cukrok azonosítása
• Fischer-vetítés alkalmazása a sztereokémia jelölésére
• nyílt láncú cukrok leírása Fischer-vetítéssel
• gyûrûs cukrok leírása Haworth-vetítéssel vagy gyûrûszerkezettel
• glikozidos kötés azonosítása
• redukáló cukrok felismerése
• cukrok reakciótermékeinek jóslása

 Vissza