Hidratos de Carbono

Clasificación.

El sufijo -osa designa a un hidrato de carbono; los prefijos aldo- y ceto- identifican la naturaleza del grupo carbonilo (aldehído o cetona). El número de átomos de carbono en el monosacárido se indica utilizando tri-, tetr-, pent-, hex, etc, en el nombre.

Configuración de las aldosas.

Procedimiento para recordar los nombres y estructuras de las 8 D-aldohexosas.

1. Ponga 8 proyecciones de Fisher con el grupo -HC=O (aldehído) en la parte superior y el grupo -CH₂OH en la parte inferior.
2. En C5 coloque los 8 grupos -OH a la derecha (serie D)
3. En C4, alterne 4 grupos -OH a la derecha y 4 grupos -OH a la izquierda.
4. En C3 alterne 2 grupos -OH a la derecha, dos a la izquierda y repita esto una vez más.
5.  En C2 alterne los grupos -OH derecha, izquierda, derecha, izquierda hasta acomodar todos.
6. Nombre los ocho isómeros utilizando una regla mnemotécnica:
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Estructura cíclica de los monosacáridos: formación de hemiacetales.

Los aldehídos y cetonas presentan una reacción de adición nucleofílica (AN) reversible muy rápida, con los ROH (alcoholes) para formar hemiacetales:

Si los grupos C=O y -OH están en la misma molécula, se puede llevar a cabo una AN intramolecular, que da origen a un hemiacetal cíclico. Los hemiacetales cíclicos de 5 y 6 miembros son muy estables, por lo que muchos hidratos de carbono están en equilibrio entre las formas de cadena abierta y de cadena cíclica.
Al igual que los anillos de ciclohexano, los anillos de piranosa tienen una geometría parecida a una silla con sustituyentes axiales y ecuatoriales. Por convención, los anillos se dibujan colocando el oxígeno del hemiacetal arriba a la derecha. Un grupo -OH a la derecha en una proyección de Fisher está en la parte de abajo del anillo de piranosa, y un grupo -OH a la izquierda en una proyección de Fisher se encuentra en la parte de arriba del anillo. Para los azúcares D, el grupo terminal -CH₂OH está arriba del anillo, mientras que para los azúcares L está abajo.

Anómeros de los monosacáridos: mutarrotación.

Cuando un monosacárido de cadena abierta se cicla a las formas piranosa o furanosa, se genera un nuevo centro de quiralidad en el C que estaba como carbonilo. Los dos diasteroisómeros producidos se llaman anómeros, y el átomo de carbono hemiacetálico se denomina centro anomérico. El anómero que tiene el grupo -OH hacia abajo se llama anómero α (-OH del C1 trans respecto al sustituyente). El anómero que tiene el grupo -OH hacia arriba se llama anómero β (el grupo -OH en C1 cis respecto al sustituyente).

Cuando una muestra de alguno de los dos anómeros puros se disuelve en agua, su rotación específica cambia lentamente y llega a un valor constante. A este cambio en la rotación óptica se le denomina mutarrotación y se debe a la conversión lenta de los dos anómeros puros en una mezcla en el equilibrio.
La mutarrotación se efectúa por una apertura reversible del anillo de cada anómero al aldehído de cadena abierta, seguida por un cierre de la cadena. Aunque a pH neutro el equilibrio es lento, es catalizado por ácidos y bases.