Azúcares

Clasificación de carbohidratos

La división básica de azúcares incluye dos subgrupos: azúcares simples, también llamados monosacáridos o monosas, y azúcares complejos (poliosas). Los ejemplos del primer grupo incluyen triosas, tetrosas, pentosas y hexosas. Este último grupo reúne oligosacáridos, incluidos disacáridos, trisacáridos y tetrasacáridos, así como polisacáridos. Los azúcares complejos se forman por la condensación de un mínimo de dos moléculas de azúcares simples, en las que se descomponen nuevamente durante la hidrólisis. A diferencia de los azúcares complejos, los azúcares simples no se hidrolizan.

La estructura de los monosacáridos.

La fórmula generalizada de los azúcares es la misma para los carbohidratos simples y complejos, y el número de átomos de carbono en las moléculas de monosacáridos varía de 3 a 10. Con base en ese número, los monosacáridos se clasifican como, respectivamente, triosas, tetrosas, pentosas, etc. de estos grupos contiene aldosas (que son polihidroxialdehídos) y cetosas, siendo sus equivalentes analógicos. Se nombran añadiendo el prefijo aldo- o ceto- al nombre apropiado que sugiere el número de carbonos contenidos en la molécula, por ejemplo, aldotriosas/cetotriosas, aldopentosas/cetopentosas y aldohexosas/cetohexosas. La estructura de los monosacáridos generalmente contiene una cadena de carbono no ramificada. Los grupos funcionales que contienen tienen sus ubicaciones habituales: el grupo aldehído nunca se ubica en el medio de la molécula sino en su borde. En el caso de las polihidroxicetonas, el grupo carbonilo –C=O siempre se ubica en el carbono C-2. El número de grupos hidroxilo se puede determinar utilizando una fórmula generalizada; su número es igual al número de todos los átomos de oxígeno presentes en la molécula menos uno. Cada molécula de oxígeno se puede conectar con un máximo de un grupo hidroxilo.

Principales propiedades químicas de los monosacáridos

Las propiedades de los monosacáridos se pueden explicar de dos formas: algunas se pueden describir con fórmulas de proyección de Fischer y otras mediante experimentos. Es importante señalar que las soluciones de monosa muestran el efecto del equilibrio desmotrópico, lo que conduce a una ciclación de la cadena intramolecular. Se puede expresar de la siguiente manera:

Reacciones características de los monosacáridos.

Son reacciones que nos permiten detectar azúcares simples en un determinado preparado por la aparición de un color característico u otro cambio que podamos discernir.

1. Reacción con fenilhidrazina

Es una reacción de condensación que conduce a la sustitución de un átomo de oxígeno del grupo carbonilo por el radical fenilhidrazina. El proceso equimolar de esa reacción provoca la formación de monosacáridos fenilhidrazonas. El grupo CHOH conectado al segundo átomo de carbono se oxida junto con el exceso de reactivo utilizado. El producto de esa reacción es un grupo cetona, que luego forma osazona al reaccionar con el exceso de fenilhidrazina. Dada la fácil cristalización del producto, la reacción nos permite identificar el monosacárido. Esto se debe a que difieren en forma y punto de fusión.

2. Reacciones con ácidos

Cuando los monosacáridos con n _C > 4 se calientan con ácidos inorgánicos fuertes, se deshidratan y se ciclan. Esto conduce a la formación de derivados de furano, por ejemplo, las hexosas producen hidroximetil furano. Tales productos, al reaccionar con los fenoles, permiten la identificación cualitativa y cuantitativa de los monosacáridos, con los que crean combinaciones de colores. Una categoría especial de reacciones es la prueba de Molisch, que implica la reacción de un monosacárido con una solución alcohólica de α-naftol en presencia de ácido sulfúrico concentrado. Si la preparación ensayada contiene azúcar, entonces, en la interfaz de las capas, podemos ver un anillo con un color que va del rojo al violeta.

3. Reducción de monosacáridos

Si la molécula contiene un grupo aldehído libre, pueden oxidarse a ácidos con el uso de las propiedades reductoras de un entorno básico.

4. prueba de benedicto

La reacción cubre monosacáridos que contienen un grupo aldehído libre. En presencia de hidróxido de sodio , reduce el hidróxido de cobre (II) a óxido de cobre (I), que a su vez cambia el color de la solución de azul a verde. Ese color característico es el resultado de la superposición de dos colores: la suspensión de Cu ₂ O naranja y el Cu (OH) ₂ azul. Es una prueba extremadamente sensible que da un resultado ya cuando la solución saccharum es igual al 0,1%. En altas concentraciones, podemos ver un depósito rojo claro.

5. prueba de Barfoed

La reacción permite determinar la velocidad de los iones de cobre y diferenciar los azúcares simples de los disacáridos reductores. Como resultado de la reacción con el acetato de cobre, el azúcar se oxida a ácido carboxílico y produce ácido acético y óxido de cobre (I) en forma de depósito rojo. Los disacáridos se oxidan mucho más lentamente que los monosacáridos.

6. prueba de Selivanoff

Es un método de detección de cetohexosas en la preparación. Para que se produzca la reacción es necesario calentar la muestra con ácido clorhídrico concentrado y resorcina. Su característica específica es la formación de 5-hidroximetilfurfural y el color cereza característico o la presencia de un depósito marrón y rojo. Su aparición después de 2 minutos de calentamiento indica la presencia de cetohexosa.

7. prueba de Tollens

Es una reacción característica de las pentosas y las hexosas, que consiste en someter el preparado al ácido clorhídrico . Provoca la presencia de un color cereza en el caso de las pentosas o de un color amarillo/marrón en el caso de las hexosas.

8. prueba de bial

La prueba de Bial permite identificar una pentosa en la muestra que, durante la reacción, pierde agua y produce furfural en presencia de ácido clorhídrico e iones de hierro (III). El furfural produce un complejo verde característico.

Estructura química de los azúcares complejos

Las cadenas de carbono de los azúcares pueden enlazarse entre sí ya que contienen muchos grupos hidroxilo. Con el uso de enlaces O-glucósido, las moléculas de monosacárido producen enlaces de tipo acetal o cetal entre sí.

disacáridos

Los azúcares de este grupo se producen al unir los grupos hidroxilo de dos monosacáridos con un enlace glucósido. Los ejemplos populares de disacáridos incluyen sacarosa, maltosa, lactosa y trecalosa.

polisacáridos

Estos azúcares también contienen enlaces glucósidos, pero a diferencia de los disacáridos, son polímeros de monosacáridos. Dependiendo de su estructura, pueden ser homoglicanos, si hay repeticiones de la estructura de un solo tipo de monosacárido, o heteroglicanos, si están compuestos por varios tipos de azúcares simples. Las moléculas normalmente existen como cadenas lineales o ramificadas. Los compuestos más importantes de este tipo son los polímeros de glucosa, es decir, los glucanos: almidón, celulosa y glucógeno.

Almidón

Este polisacárido vegetal es un almacenamiento muy común de glucosa, siendo una fuente de energía de respaldo. En términos químicos, es una mezcla de amilosa y amilopectina en varias proporciones según el origen. Ambos están compuestos por el mismo monosacárido (α-D-glucopiranosa), pero se diferencian por el número de radicales de glucosa. La amilosa es un almidón soluble que tiene cadenas simples y no ramificadas que se enrollan para formar una hélice, así como de 200 a 300 radicales de glucosa con una curva en cada 6 u 8 de ellos. La amilopectina es un almidón ramificado e insoluble que puede contener incluso cientos de miles de radicales de glucosa. También forma una hélice, pero la curva puede caer cada 24 a 30 radicales de glucosa.

Propiedades características de los polisacáridos.

1. Hidrólisis

A diferencia de la mayoría de los monosacáridos, los polisacáridos experimentan la reacción de hidrólisis. Existe en condiciones de calentamiento con ácidos diluidos o en presencia de enzimas. Dependiendo de las condiciones de reacción, los productos pueden ser polisacáridos con moléculas más pequeñas, oligosacáridos y monosacáridos que componían el polisacárido que experimentó la reacción.

2. Análisis cualitativo del almidón con el uso de yodo.

La amilosa presente en el almidón, una vez disuelta, se enrolla en el espacio para formar una hélice hacia la izquierda que se estabiliza mediante enlaces de hidrógeno producidos entre los grupos hidroxilo libres de los monosacáridos. Una vez que se agrega yodo, la amilosa forma un complejo azul que no es el resultado de una reacción sino el efecto de atrapar las moléculas del reactivo dentro de la hélice. El color, característico del yodo, resulta del movimiento de electrones a lo largo de la cadena de moléculas de yodo y de la absorción de luz por el complejo producido. Si se calienta, los enlaces de hidrógeno se rompen, se libera el yodo y el color se desvanece. En una reacción entre la amilopectina y el yodo, podemos ver un color violeta y rojo. Si añadimos yodo al almidón, el color será violeta y azul.