UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES

Facultad de ingenieria

NOMBRE:

RODRIGO LEONEL LLANCO AGUIRRE.

CI.

6001916 LP

MATERIA:

QUIMICA ORGANICA II

TEMA:

CARBOHIDRATOSDOCENTE:

Ing. GUSTAVO GONZALES .GRUPO : ALA PAZ - BOLIVIACARBOHIDRATOS

Contenido: .

1-.Estructura bsica de los monosacridos.

Nomenclatura y propiedades fsicas.

2-.Actividad ptica, Estreo isomera

3-.Oxidacin por el reactivo de Flening

4-.Oxidacin por el reactivo de Tollens

5-.Oxidacin con la solucin de Benedit.

6-.Oxidacin con agua de bromo..

7-.Oxidacin con acido ntrico.

8-.Oxidacin con acido perborico.

9-.Formacin de Ozazonas. ( epimerizacion.)

10-.Sntesis de Killiani- Fscher

11-.Degradacin de Ruff.

12-.Polisacridos, Disacridos Almidn celulosa

13 Reaccin de Polisacaridos.

CARBOHIDRATOS

Introduccin:Los carbohidratos, hidratos de carbono y tambin simplemente azcares. En su composicin entran los elementos carbono, hidrgeno y oxgeno, con frecuencia en la proporcin Cn(H20)n, por ejemplo, glucosa C6(H2O)6 de aqu los nombres carbohidratos o hidratos de carbono.

Estos compuestos, abarcan sustancias muy conocidas y al mismo tiempo, bastante dismiles, azcar comn, papel, madera, algodn, son carbohidratos o estn presentes en ello en una alta proporcin.

A partir del dixido de carbono y agua, las plantas sintetizan los carbohidratos, en un proceso denominado fotosntesis.

El pigmento verde de las plantas, la clorofila, pone a disposicin del vegetal, la energa que absorbe de la luz solar. En este proceso tienen lugar numerosas reacciones catalizadas por enzimas, no todas se comprenden, queda el CO2 reducido como carbohidrato y a su vez se libera oxgeno.

La energa solar qued transformada en energa qumica a disposicin de las plantas y de animales, los cuales metabolizan los carbohidratos realizando la operacin inversa y utilizando la energa para diversos fines.

Ingerimos cereales, pero los cereales, digamos arroz, maz, contienen almidones, estos son macromolculas polimricas de glucosa, que nuestro organismo procesa y transforma con sus enzimas para nuestro beneficio:

La glucosa, no solamente la utiliza el organismo como fuente de energa, puede transformarla en otras macromolculas, el glucgeno, que se acumula en el hgado y msculos y sirve de reserva de energa, la transforma en colesterol y hormonas esferoidales imprescindibles para numerosas funciones. Si se ingieren excesos de carbohidratos estos se transforman en grasas. De modo que, estos compuestos resultan importantes para nosotros, no solo por el algodn, papel y madera, los carbohidratos constituyen uno de los tres grandes grupos de alimentos.

1-.Estructura bsica de los monosacridos.

Nomenclatura y propiedades fsicas.

. Monosacridos

Como ya sealamos, en una primera aproximacin, son polihidroxialdehdos o polihidroxicetonas. La estructura contiene pues, varios grupos hidroxilos y un grupo carbonilo. El sufijo que se utiliza al referirnos a ellos es "osa". Una hexosa es por tanto, un monosacrido de seis tomos de carbono. Si el carbonilo se presenta como aldehdo ser una aldohexosa y si se presenta de forma similar a una cetona, diremos es una cetohexosa.

La mayora de los monosacridos naturales son pentosas o hexosas.

Pentosa Hexosa Hexosa

Aldopentosa Aldohexosa Cetohexosa

Para representar estructuras de carbohidratos, se utiliza una representacin abreviada, las frmulas de proyeccin de Fischer. Las frmulas de proyeccin de Fischer, resultan cmodas para representar estructuras y por tanto, se continan utilizando, igual que el convenio de clasificar los carbohidratos como pertenecientes a las familias D o L, en lugar de utilizar el convenio mucho ms actual de clasificar R o S (Cahn-Igold-Prelog). Digamos D(+) gliceraldehido, D porque el OH est a la derecha y el signo (+) se refiere solo a la rotacin de luz polarizada, es una molcula dextrgira. As un carbohidrato que presenta el OH del estereocentro ms alejado del carbonilo a la derecha, se clasifica como D. si estuviera a la izquierda, se clasifica como perteneciente a la familia L o serie L.

Algunas aldopentosas naturales:

D-Ribosa 2- Dexoxi- D-Xilosa D-Arabinosa

D-ribosa

La ribosa y la dexoxiribosa forman parte de los cidos nucleicos. La ribosa tambin se aisla de la hidrlisis de la riboflavina (vitamina B2). El prefijo "dexoxi" se refiere a que este monosacrido contiene menos tomos de oxgeno que lo comn, incumple con la frmula Cn(H20)n. La xilosa y la arabinosa, pueden aislarse de los productos de hidrlisis de las resinas vegetales, recibiendo la xilosa tambin la denominacin de "azcar de madera". La D(-) Arabinosa se encuentra tambin en bacterias y esponjas. Las hexosas naturales ms comunes son:

D(+)- Glucosa D(+)-Manosa D(+)-Galactosa L(+)- Ramnosa D(-)- Fructosa

La glucosa tambin recibe el nombre de dextrosa por ser dextrorrotatoria (D(+)-Glucosa), tambin azcar de sangre, pues est presente en la sangre humana en concentracin de 65-110 mg/100 ml. Es posiblemente el producto natural ms abundante pues se encuentra como polisacrido en el almidn, la celulosa y el glucgeno. Tambin aparece combinada como disacrido en el azcar comn, la sacarosa (fructosa y glucosa) y en la leche de todos los mamferos, lactosa, azcar de leche (galactosa y glucosa).La glucosa, galactosa y ramnosa forman con frecuencia parte de glicsidos naturales. Los glicsodos son compuestos con una estrucura formada por uno o ms carbohidratos que se enlazan a una molcula que no es un carbohidrato. El conjunto se llama glicsido y la porcin que no es un carbohidrato se denomina aglicn.

La fructosa es un ejemplo de cetohexosa, es entre los azcares el compuesto ms dulce, tiene bastante ms poder edulcorante que la sacarosa, donde se encuentra enlazada con la glucosa. Esta cetohexosa se encuentra libre en la miel y en muchas frutas.

La D(+)-Manosa, se encuentra formando muchos polisacridos naturales.2-.Actividad ptica, Estreo isomera

Estereoqumica de los monosacridos

En ocasiones has encontrado trminos tales como, dextrgira o levgira, la designacin estn referida a las propiedades que presentan los carbohidratos en disolucin de originar un giro en el plano de vibracin de la luz polarizada, bien hacia la derecha o hacia la izquierda.

En el primer caso se denominan dextrorrotatorias y en el segundo levorrortatorias. Estos compuestos que presentan esta propiedad se plantea que son ptimamente activos y el fenmeno se conoce como actividad ptica, (ismeros pticos, estereoismeros). La luz polarizada.

La luz polarizada es un fenmeno electromagntico. Un rayo de luz consiste en dos campos oscilantes mutuamente perpendiculares: un campo elctrico y un campo magntico.

Si se pudiera observar un rayo de luz ordinaria en un extremo, pudiramos ver que los planos en los cuales la oscilacin elctrica se produce, estn en todas direcciones y perpendiculares a la direccin de la propagacin. Cuando la luz ordinaria pasa a trabes de un polarizador, el polarizador interacta con el campo elctrico de forma tal que en el campo elctrico de la luz que emerge del polarizador (y el campo magntico asociado a l) est oscilando en un plano. Tal luz es llamada luz polarizada en un plano.

Luz ordinaria Luz polarizada en un plano

El polarmetro es el equipo que se utiliza para determinar actividad ptica.

Fuente de luz Polarizador Tubo con la muestra Analizador

Si el analizador rota en el sentido de las agujas del reloj se dice que es (+) y si lo hace en sentido contrario es negativa (-).

(+) (-)

dextrorrotatoria levororrotatoria

El nmero de estereoismeros de una de las estructuras de los monosacridos, se puede calcular utilizando la frmula del qumico alemn Emil Fischer:

N=2nN= nmero de estereoismeros

n= nmeros de carbonos estereognicos (estereocentros)

Por lo tanto para las aldohexosas tendremos N=24=16 estereoismeros.

tomo de carbono con cuatro tomos o grupos de tomos diferentes. Se seala con un asterisco (*).

Enantimeros.

Existen estereoismeros cuya relacin entre s, es el de objeto-imagen. Estos estereoismeros se conocen como Enantimeros, el fenmeno recibe el nombre de enantiomera.

Diasteroismeros.

Parejas de estereoismeros que no son imgenes especulares.

Es importante darse cuenta de que los conceptos de Enantimeros y Diasteroismeros carecen de sentido considerados aisladamente.

3-.Oxidacin por el reactivo de FleningR. de Fehling aldnico o glicnico

Los tres reactivos, Tollens, Fehling y Bnedic, son bsicos, por lo que las cetosas, tambin los reducen, pues en medio alcalino, estn en equilibrio con dos aldosas epmericas a travs de un Enodiol intermediario.

Esto se puede representar:

D- fructosa Aniones de cidos aldnicos

Para preparar cidos aldnicos, no es conveniente el medio bsico, de los reactivos mencionados, pues el medio bsico induce otros cambios en los monosacridos. Se utiliza mejor agua de bromo (pH ~ 6).

4-.Oxidacin por el reactivo de Tollens

La reaccin de Tollens se emplea para detectar aldehdos que reaccionan con el reactivo de tollens dando iones carboxilato y plata metlica que forma un espejo de plata.

En su forma de cadena abierta un aldosa tiene un grupo aldehdo que reacciona con el reactivo de tollen para dar un acido adnico y un espejo de plata.

Esta oxidacin no es buena sntesis del acido adnico , porque el reactivo de tollens es muy bsico y promueve a la epimerizacion y arreglos enodiol. Los azucares que reducen al reactivo de tollens se llaman azucares reactivos.

La prueba de tollens no puede distinguir entre aldosas y cetosas debido a que promueve arreglos enodiol. Bajo condiciones bsicas la forma de cadena abierta de una cetosa se convierte en aldosa y reacciona dando una prueba positiva.5-.Oxidacin con la solucin de Benedit.

6-.Oxidacin con agua de bromo..El grupo aldehdo se oxida fcilmente a acido carboxlico con agua de bromo este reactivo se utiliza para la oxidacin porque no oxida a los grupos alcohol del azcar ni las cetonas. Ademas el agua de bromo es acida y no produce epimerizacion o movimiento del grupo carbonilo . Como el reactivo oxida a las aldosas pero no las cetosas se utiliza para distinguir entre ellas . 7-.Oxidacin con acido ntrico.

El acido ntrico es un agente oxidante que el agua de bromo y oxida tanto al grupo aldehdo como el grupo -CH2OH , terminal de una aldosa produciendo cidos carboxlicos . Al acido di carboxlico que resulta se le llama se le llama acido aldarico.

8-.Oxidacin con acido perborico.

9-.Formacin de Ozazonas. y ( epimerizacion.):

Los azcares no forman derivados simples de fenilhidrazona que podran esperarse .Dos molculas de fenilhidrazina se condenzan con cada molcula del azcar para dar una ozazona. En tanto el C1 como el C2 se an convertido en fenlhidrazonas .

En la formacin de Ozazonas tanto el C1 como el C2 se convierten en fenilhidrazonas.10-.Sntesis de Killiani- Fscher:

La sntesis de killiani alarga la cadena de carbonos de una aldosa por adicin de un tomo de carbono al extremo del aldehdo de la aldosa. La sntesis es til tanto para determinar la estructura de los azucares existentes como para sintetizar otros nuevos .

El tomo del aldehdo se hace quiral en le primer paso , formacin de la cianohidrina . Resultan dos cianohidrinas epinericas.

Por hidrlisis de esas cianohidrinas se forman dos cidos adnicos. Bajo las condiciones acidas de las hidrlisis , los cidos adnicos se ciclan para formar lactosas.11-.Degradacin de Ruff.Este mtodo sirve para acortar las cadenas de los azucares (degradacin de ruff) . Es un proceso en dos pasos que se inicia con la oxidacin de la aldosa de su acido adnico .El tratamiento del acido adnico con peroxido de hidrogeno y sulfato ferrico oxida al grupo carboxilo a CO2 y produce una aldosa con una tomo de carbono menos.12-.Polisacridos, Disacridos Almidn celulosaSon polmeros naturales, macromolculas, formadas por monosacridos, cientos de unidades enlazadas y a veces estn constituidas por miles de unidades. Dos ejemplos tpicos de polisacridos son el almidn y la celulosa. Almidn.

Reserva energtica de las plantas y para nosotros un alimento. Se encuentra en forma en forma de pequeos granos en muchas partes, u rganos constituyentes de las plantas, especialmente en semillas y tejidos vegetales embrionarios, en tubrculos de papa, semillas de arroz, maz o trigo. Ellos sirven de nutrientes para el proceso germinativo y en general para el desarrollo de las plantas.

Como primera aproximacin, se puede decir que el almidn est constituido por unidades de D(+)-glucosa enlazadas -1,4. Nuestras enzimas hidrolizan los almidones hasta sus unidades constituyentes de glucosa, la cual, como ya hemos expresado, sirve a nuestro organismo de nutriente y es utilizada para diferentes transformaciones metablicas.

Al tratar el almidn con agua caliente, este se separa en dos fracciones: una dispersable, que se conoce como amilasa y otra no dispersable, que es la mayoritaria, que se conoce como amilopectina.*Los dos constituyentes del almidn difieren en diversos aspectos y por tanto los consideramos por separado.

Amilosa Amilopectina.Est tambin constituido por unidades de D(+)-glucosa, con enlaces -1,4, pero las cadenas son de 1000 unidades o ms y presentan ramificaciones cada 25 unidades -1,6.

La hidrlisis de la amilopectina van produciendo mezclas de Oligosacridos, de masa moleculares gradualmente menores, que se conocen como "Dextrinas" que se utilizan en el acabado de tejidos y en la fabricacin de pegamentos, etc.

Amilopectina

Por hidrlisis parcial, se puede detectar la presencia de isomaltosa, disacrido que tiene enlaces -1,6,

Celulosa.

La celulosa es el polisacrido ms abundante en la naturaleza, es el tejido de sostn de las plantas, formando aproximadamente la mitad de las paredes o membranas de las clulas vegetales. Pero la celulosa, no est sola, est asociada con las hemicelulas y la lignina. La celulosa est formada por unidades de D(+)-glucosa, los enlaces en el polisacridos son 1,4: este tipo de enlace los carnvoros no pueden romperlo y por tanto no pueden utilizar la glucosa como nutriente.

Celulosa

La celulosa forma microfibrillas de 14 000 unidades o ms, que se torcionan y se unen a otras por puente de hidrgeno. La masa molecular vara entre 250 000 y 1 x 106 o ms.

Si se trata celulosa con NaOH con concentracin de 17,5 %, una parte (cadenas menores) resulta soluble, la celulosa. Lo que no resulta disuelto (cadenas mayores) la llaman celulosa.

Para obtener pulpa de celulosa, con un 90 % de pureza a partir de madera, existen diversos procedimientos: en uno calientan virutas de madera con solucin de hidrxido de sodio, o bien con solucin de hidrgenosulfito de sodio y cido sulfuroso; usan digestores, reactores a presin a 4 atm. En este procedimiento de "celulosa de sulfito", las hemicelulosas resultan disueltas y tambin las ligninas (en forma de sulfonatos). Este "licor de sulfito" lo utilizan para la produccin colateral de etanol. La pulpa de celulosa, lavada, la tratan con "polvos de blanqueo" (mezclas de clorato de calcios, cloruro e hidrxido de calcio).

Para la produccin del papel de filtro y papel de alta calidad, se aplican posteriores purificaciones y en el caso del papel, se utilizan aditivos como el sulfato de bario o sulfato de calcio y colofonia para cerrar los poros.

Derivados de la celulosa.

Durante dcadas el hombre, en su esfuerzo por vivir mejor ha desarrollado derivados de la celulosa, por ejemplo el nitrato de celulosa, con contenido de nitrgeno mayor a 11 %, est constituidos por mezclas de di y trinitrato, se utiliza como explosivo de impulsin. Esto se prepara a partir del algodn y con mezcla nitrante (HNO3/H2SO4), por lo que se conoce como "algodn plvora" y tambin plvora sin humo.

El acetato de celulosa: los tres hidroxilos de la glucosa de la celulosa, pueden ser acetilados. Para ello se trata la celulosa con una mezcla de cido actico y anhdrido actico, adicionando cantidad cataltica de H2SO4 (conc.). Este triacetato, se hridroliza obtenindose diacetato, cadenas de 200 a 300 unidades, con esto se obtienen pelculas de fotografas. Tambin a partir del diacetato, se obtienen hilos, fibra textil, lminas para retroproyector, pelculas, etc.

Los steres metlicos y etlicos, de la celulosa que son plsticos de importancia comercial.