Co je uhlohydrátová chemie?

Chemie uhlohydrátů popisuje strukturu, vlastnosti a reakce sloučenin uhlíku, vodíku a kyslíku známé jako uhlohydráty.Tyto sloučeniny mají obecný vzorec C (h ₂ o) _n , kde n může být libovolné číslo ze tří nahoru.Je vidět, že uhlohydráty vždy obsahují vodík a kyslík v poměrech vody (H ₂ o), tedy „hydrát“ část jména.Sacharidy zahrnují cukry, škrob, celulóza a mnoho dalších běžných látek.Jsou vyrobeny z oxidu uhličitého a vody fotosyntézou v rostlinách a jsou nezbytným zdrojem energie ve stravě všech zvířat.Chemie uhlohydrátů však může být poměrně složitá, protože lze spojit s počtem malých molekul uhlohydrátů, aby se vytvořily mnohem větší struktury.Jednoduché uhlohydráty, jako je glukóza, jsou známé jako monosacharidy.Chemie uhlohydrátů významně pokročila, když podrobné struktury mnoha monosacharidů poprvé objasnily německý chemik Emil Fischer na konci 19. století.Složité uhlohydráty se skládají z monosacharidových jednotek spojených dohromady.

molekuly sestávající ze dvou monosacharidů se nazývají disacharidy;Běžným příkladem je sacharóza mdash;lépe známý jako stolní cukr mdash;který se skládá z monosacharidů glukózy a fruktózy.Oligosacharidy mají několik monosacharidových jednotek a polysacharidy se skládají z dlouhých řetězců těchto jednotek, někdy očísejících tisíce;Příklady jsou škrob v různých formách a celulóze.Každá molekulární jednotka v řetězci je spojena se svým sousedem glykosidickou vazbou, která je tvořena odstraněním vodíku (H) a hydroxylových (OH) skupin mdash;formování vody a mdash;Od sousedních molekul monosacharidů.Například monosacharidy lze rozdělit na aldoses, které mají skupinu aldehydu, a ketózy, které mají keto skupinu mdash;Dvojitá vazba uhlíku a kyslíku také známá jako karbonylová skupina.Ačkoli glukóza a fruktóza mají stejný chemický vzorec (c

6

H

12

o ₆ ), jsou odlišně strukturovány: glukóza je aldose a fruktóza je ketóza.Toto je běžný rys chemie uhlohydrátů. Je také možné existovat typ uhlohydrátů v různých formách.Glukóza může mít lineární formu, přičemž jeho šest atomů uhlíku tvoří krátký řetězec;Atomy uhlíku mohou být očíslovány C1-C6, přičemž C1 tvoří skupinu aldehydů a C6 na druhém konci spojené se dvěma atomy vodíku a hydroxylovou skupinou.Čtyři atomy uhlíku mezi každou z nich mají atom vodíku na jedné straně a hydroxylovou skupinu na druhé straně.Existují dvě formy glukózy, D-glukózy a L-glukózy, které se liší pouze v tom, že první má jen jednu z jeho hydroxylových skupin na stejné straně molekuly jako kyslík ze skupiny aldehydů, zatímco v druhémUspořádání je přesně zvráceno.To platí pro mnoho monosacharidů, přičemž formy „D“ převládají mezi přírodními cukry.C1 takovým způsobem, že je tvořen šestiotomový kroužek s 5 atomy uhlíku a jedním atomem kyslíku.Toto je známé jako prsten glukopyranózy.Prsten může mít dvě různé formy, v závislosti na poloze hydroxylové skupiny na C1.Pokud je na stejné rovině jako prsten, je sloučenina známá jako beta;D-glukopyranóza, ale pokud leží kolmo k rovině kruhu, je známá jako alfa;D-glukopyranóza.Dvě různé formy jsou známé jako anomery a atom uhlíku C1 je známý jako anomerní uhlík.forma vypadá strukturálně stabilnější a v případě d-glukopyranusje, ale v některých monosacharidech The Alpha;forma je běžnější.Je tomu tak proto, že v těchto sloučeninách může elektrostatické odpuzování mezi elektronovými páry v anomerní hydroxylové skupině a těmi z atomu kyslíku v kruhu překonat větší strukturální stabilitu beta;forma, jev známý jako anomerní efekt.Která forma je stabilnější, závisí nejen na sloučenině, ale také na rozpouštědle a na teplotě.Uhlohydráty tvoří základ mnoha dalších biologicky důležitých sloučenin.Například ribóza a deoxyribóza, související sloučenina, jsou základní jednotky, ze kterých se vytvářejí DNA a RNA nukleových kyselin.Glykosidy jsou tvořeny z uhlohydrátů a alkoholů;Fischer glykosidace, pojmenovaná po Emil Fischer, zahrnuje použití katalyzátoru k vytvoření glykosidového methyl glukosidu z glukózy a methanolu.Další cestou k produkci glykosidu je Koenigsová-Knororská reakce, která kombinuje glykosylhalogelid s alkoholem za vzniku glykosidu.