Mi a szénhidrát kémia?

A szénhidrát kémia leírja a szén, a hidrogén és az oxigén vegyületeinek szerkezetét, tulajdonságait és reakcióit, amelyeket szénhidrátnak hívnak.Ezeknek a vegyületeknek a C (h ₂ o) _n általános képlete van, ahol az n bármilyen szám lehet, háromról felfelé.Látható, hogy a szénhidrátok mindig hidrogént és oxigént tartalmaznak a víz arányában (h ₂ o), tehát a név „hidrát” része.A szénhidrátok tartalmaznak cukrokat, keményítőt, cellulózt és sok más általános anyagot.Ezeket szén -dioxidból és vízből állítják elő a növények fotoszintézisével, és alapvető energiaforrás az összes állat étrendjében.

A legegyszerűbb szénhidrátok triózisok, csak három szénatommal.A szénhidrátkémia azonban meglehetősen bonyolult lehet, mivel a kis szénhidrátmolekulák száma sokkal nagyobb szerkezetek kialakításához kapcsolható.Az egyszerű szénhidrátokat, például a glükózt, monoszacharidnak nevezzük.A szénhidrát -kémia jelentősen előrehaladt, amikor sok monoszacharid részletes szerkezetét először Emil Fischer, a német kémikus tisztázta a 19. század végén.A komplex szénhidrátok összeállított monoszacharid egységekből állnak.Általános példa a szacharóz mdash;A jobban ismert asztali cukor és mdash;amely a monoszacharidok glükózból és fruktózból áll.Az oligoszacharidok több monoszacharid -egységgel rendelkeznek, és a poliszacharidok ezeknek az egységek hosszú láncaiból állnak, néha ezreket számolva;Példák a keményítő különféle formáiban és cellulózban.A lánc minden molekuláris egységét egy glikozidkötéssel csatlakoztatják a szomszédjához, amelyet a hidrogén (H) és a hidroxil (OH) csoportok eltávolításával alakítanak ki;víz képződése és mdash;A szomszédos monoszacharid -molekulákból.Például a monoszacharidokat el lehet osztani aldózisokra, amelyeknek aldehidcsoportja van, és ketózis, amelyek Keto csoportgal rendelkeznek mdash;szén-oxigén kettős kötés, amelyet karbonilcsoportnak is neveznek.Noha a glükóznak és a fruktóznak ugyanaz a kémiai képlete van (C

6

H

12

₆ ), eltérően felépítettek: a glükóz egy aldóz, a fruktóz pedig ketóz.Ez a szénhidrát kémia általános jellemzője.A glükóz lineáris formában lehet, hat szénatomja rövid láncot képez;A szénatomok számozhatók C1-C6, a C1 az aldehidcsoportot és a C6-ot képezve a másik végén, két hidrogénatomhoz és egy hidroxilcsoporthoz kötve.A négy szénatomban mindegyik között hidrogénatom van, a másik oldalán egy hidroxilcsoport.A glükóz, a D-glükóz és az L-glükóz két formája létezik, amelyek csak abban különböznek egymástól, hogy az előbbinek csak az egyik hidroxilcsoportja van a molekula ugyanazon oldalánAz elrendezés pontosan megfordult.Ez sok monoszacharidra vonatkozik, a „D” formák dominálnak a természetes cukrok között.C1 oly módon, hogy egy hat atomgyűrű 5 szénatommal és egy oxigénatommal képződjön.Ezt glükopiranózgyűrűnek hívják.A gyűrű két különböző formát vehet igénybe, a hidroxilcsoport C1 helyzetétől függően.Ha ugyanazon a síkon van, mint a gyűrű, akkor a vegyületet béta;D-glükopiranóz, de ha merőleges a gyűrű síkjára, akkor az néven alfa;D-glükopiranóz.A két különböző formát anomernek hívják, és a C1 szénatomot anomer szén néven ismert.A forma szerkezetileg stabilabbnak tűnik, és a D-glükopiranóz esetébenaz, de néhány monoszacharidban a alfa;A forma gyakoribb.Ennek oka az, hogy ezekben a vegyületekben az anomer hidroxilcsoportban az elektronpárok és a gyűrű oxigénatomából származó elektrosztatikus repuláció képes legyőzni a béta nagyobb szerkezeti stabilitását;Forma, az anomer hatás néven ismert jelenség.Melyik forma stabilabb, nem csak a vegyülettől, hanem az oldószertől és a hőmérséklettől is függ.A szénhidrátok sok más biológiailag fontos vegyület alapját képezik.Például a ribóz és a dezoxiribóz, a kapcsolódó vegyület azok az alapvető egységek, amelyekből a DNS és RNS nukleinsavak képződnek.A glikozidok szénhidrátokból és alkoholokból képződnek;Az Emil Fischer elnevezésű Fischer -glikozidáció magában foglalja a katalizátor használatát a glükózból és a metanolból származó glikozid -metil -glükozid kialakításához.A glikozidtermelés másik útja a Koenigs-Knorr reakció, amely egyesíti a glikozil-halogidot alkohollal, hogy a glikozidot képezzék.