Hva er Karbohydrat kjemi?

March 15  by Eliza

Karbohydrat kjemien beskriver struktur, egenskaper og reaksjoner av forbindelser av karbon, hydrogen og oksygen er kjent som karbohydrater. Disse forbindelser har den generelle formel C (H2O) n, hvor n kan være et tall fra tre oppover. Det kan sees at karbohydrater inneholder alltid hydrogen og oksygen i mengdeforhold av vann (H 2 O), derav "hydrat" del av navnet. Karbohydrater inneholder sukker, stivelse, cellulose og mange andre vanlige stoffer. De er fremstilt av karbondioksyd og vann ved fotosyntesen i planter, og er en viktig energikilde i kosten for alle dyr.

De enkleste karbohydrater er trioses, med bare tre karbonatomer. Karbohydrat kjemien kan, men kan være ganske komplisert, ettersom antall små karbohydratmolekyler kan settes sammen til å danne mye større strukturer. Enkle karbohydrater, som glukose, er kjent som monosakkarider. Karbohydrat kjemi avansert betydelig når de detaljerte strukturer av mange monosakkarider ble først avklart av Emil Fischer, en tysk kjemiker, i slutten av det 19. århundre. Komplekse karbohydrater består av monosakkaridenheter bundet sammen.

Molekyler som består av to monosakkarider er kjent som disakkarider; Et vanlig eksempel er sukrose - bedre kjent som sukker - som består av monosakkarider glukose og fruktose. Oligosakkarider har flere monosakkaridenheter og polysakkarider som består av lange kjeder av disse enhetene, noen ganger nummerering ener; eksempler er stivelse i dets forskjellige former og cellulose. Hver molekylær enhet i kjeden er forbundet med sin nabo ved en glykosidisk binding, som er dannet ved fjerning av hydrogen (H) og hydroksylgrupper (OH) - danner vann - fra tilstøtende monosakkarid molekyler.

Karbohydratstrukturer er slik at forskjellige molekyler kan ha den samme generelle formel, sammen med atomene anordnet på en annen måte. Monosakkarider, for eksempel, kan deles inn i aldoser, som har og aldehydgruppe, og ketoser, som har en ketogruppe - en karbon-oksygen dobbeltbinding, også kjent som en karbonylgruppe. Selv om glukose og fruktose har den samme kjemiske formel (C 6 H 12 O 6), er de på en annen måte strukturert: glukose er en aldose og fruktose er en ketose. Dette er en vanlig funksjon av karbohydrater kjemi.

Det er også mulig for en type karbohydrat til å eksistere i forskjellige former. Glukose kan ta en lineær form, med sine seks karbonatomer som danner en kortkjedet; karbonatomene kan være nummerert C1-C6, med C1 danner aldehydgruppen og C6, ved den annen ende, er bundet til to hydrogenatomer og en hydroksylgruppe. De fire karbonatomer i mellom hver har et hydrogenatom på den ene side og en hydroksylgruppe på den andre. Det er to former av glukose, D-glukose og L-glukose, som skiller seg bare ved at den førstnevnte bare har en av sine hydroksylgrupper på samme side av molekylet som oksygen fra aldehydgruppen, mens i den sistnevnte, denne ordning er nøyaktig motsatt. Dette gjelder mange monosakkarider, med "D" skjemaene herskende blant naturlig sukker.

I oppløsning, D-glukose en tendens til å danne en ringstruktur, med C6 skyves til side og hydroksylgruppen på C5 reagere med aldehydgruppen på C1 på en slik måte at en seks-atom ring er utformet med fem karbonatomer og ett oksygenatom. Dette er kjent som en glukopyranose ring. Ringen kan ha to forskjellige former, avhengig av posisjonen til hydroksylgruppen på C1. Hvis den er på det samme plan som ringen, er forbindelsen kjent som β D-glukopyranose, men hvis den ligger vinkelrett på planet til ringen, er det kjent som α D-glukopyranose. De to forskjellige former som er kjent som anomerer og C1-karbonatomet er kjent som det anomere karbon.

Den β formen ser mer strukturelt stabile, og i tilfellet med D-glukopyranose er det, men i enkelte monosakkarider, er mer vanlig at α form. Dette skyldes at i disse forbindelser, kan den elektrostatiske frastøtning mellom elektronpar i det anomere hydroksylgruppen og de fra oksygenatom i ringen overvinne den større strukturell stabilitet av β form, et fenomen kjent som det anomere virkning. Hvilken form er mer stabil avhenger ikke bare av forbindelsen, men også av oppløsningsmidlet og av temperaturen.

Hydroksyl, aldehyd og ketogrupper i karbohydrater kan erstattes med andre grupper, slik at en lang rekke reaksjoner. Karbohydrater utgjør grunnlaget for mange andre biologisk viktige forbindelser. For eksempel, ribose og deoksyribose, en beslektet forbindelse, er de grunnleggende enheter fra hvilke nukleinsyrer DNA og RNA er dannet. Glykosider er dannet fra karbohydrater og alkoholer; Fischer glykosideringsgrad, oppkalt etter Emil Fischer, innebærer bruk av en katalysator for dannelse av glykosidet metylglukosid fra glukose og metanol. En annen rute til glykosid produksjon er Koenigs-Knorr reaksjon, som kombinerer et glycosylhalogenid med en alkohol for dannelse av glykosidet.

  • Personer som arbeider i en kjemi lab.
  • Den molekylære formelen for fruktose - eller fruktsukker - er den samme som dekstrose og glukose.