Apa itu kimia karbohidrat?

Kimia karbohidrat menggambarkan struktur, sifat dan reaksi senyawa karbon, hidrogen dan oksigen yang dikenal sebagai karbohidrat.Senyawa -senyawa ini memiliki rumus umum C (H ₂ O) _N , di mana n dapat berupa angka dari tiga ke atas.Dapat dilihat bahwa karbohidrat selalu mengandung hidrogen dan oksigen dalam proporsi air (H ₂ o), karenanya bagian "hidrat" dari nama tersebut.Karbohidrat termasuk gula, pati, selulosa dan banyak zat umum lainnya.Mereka diproduksi dari karbon dioksida dan air dengan fotosintesis pada tanaman dan merupakan sumber energi penting dalam diet semua hewan.

Karbohidrat paling sederhana adalah triosis, dengan hanya tiga atom karbon.Kimia karbohidrat dapat, bagaimanapun, bisa sangat kompleks, karena jumlah molekul karbohidrat kecil dapat bergabung untuk membentuk struktur yang jauh lebih besar.Karbohidrat sederhana, seperti glukosa, dikenal sebagai monosakarida.Kimia karbohidrat maju secara signifikan ketika struktur terperinci dari banyak monosakarida pertama kali diklarifikasi oleh Emil Fischer, seorang ahli kimia Jerman, pada akhir abad ke -19.Karbohidrat kompleks terdiri dari unit monosakarida yang terikat bersama.

molekul yang terdiri dari dua monosakarida dikenal sebagai disakarida;Contoh umum adalah sukrosa mdash;lebih dikenal sebagai Table Sugar Mdash;yang terdiri dari glukosa monosakarida dan fruktosa.Oligosakarida memiliki beberapa unit monosakarida, dan polisakarida terdiri dari rantai panjang dari unit -unit ini, kadang -kadang berjumlah ribuan;Contohnya adalah pati dalam berbagai bentuk dan selulosa.Setiap unit molekuler dalam rantai bergabung dengan tetangganya dengan ikatan glikosida, yang dibentuk oleh penghapusan hidrogen (H) dan kelompok hidroksil (OH) mdash;membentuk air mdash;Dari molekul monosakarida yang berdekatan.

Struktur karbohidrat sedemikian rupa sehingga molekul yang berbeda dapat memiliki formula keseluruhan yang sama, dengan atom yang disusun secara berbeda.Monosakarida, misalnya, dapat dibagi menjadi aldosis, yang memiliki kelompok aldehida, dan ketosis, yang memiliki kelompok keto mdash;Ikatan rangkap karbon-oksigen yang juga dikenal sebagai kelompok karbonil.Meskipun glukosa dan fruktosa memiliki formula kimia yang sama (C ₆ H ₁₂ O ₆ ), mereka terstruktur secara berbeda: glukosa adalah aldosa dan fruktosa adalah ketosa.Ini adalah fitur umum dari kimia karbohidrat.

Juga dimungkinkan untuk jenis karbohidrat yang ada dalam berbagai bentuk.Glukosa dapat mengambil bentuk linier, dengan enam atom karbonnya membentuk rantai pendek;Atom karbon dapat diberi nomor C1-C6, dengan C1 membentuk gugus aldehida dan C6, di ujung lainnya, terikat pada dua atom hidrogen dan gugus hidroksil.Empat atom karbon di antara masing -masing memiliki atom hidrogen di satu sisi dan gugus hidroksil di sisi lain.Ada dua bentuk glukosa, D-glukosa dan L-glukosa, yang hanya berbeda karena yang pertama hanya memiliki salah satu gugus hidroksil di sisi yang sama dari molekul dengan oksigen dari kelompok aldehida, sementara yang terakhir, ini iniPengaturan persis terbalik.Ini berlaku untuk banyak monosakarida, dengan bentuk "D" yang mendominasi di antara gula alami.

Dalam larutan, D-glukosa cenderung membentuk struktur cincin, dengan C6 didorong ke satu sisi dan gugus hidroksil pada C5 yang bereaksi dengan gugus aldehida pada aktifC1 sedemikian rupa sehingga cincin enam atom dibentuk dengan 5 atom karbon dan satu atom oksigen.Ini dikenal sebagai cincin glukopiranosa.Cincin dapat mengambil dua bentuk yang berbeda, tergantung pada posisi gugus hidroksil pada C1.Jika berada di bidang yang sama dengan cincin, senyawa ini dikenal sebagai beta;D-glukopiranosa, tetapi jika terletak tegak lurus terhadap bidang cincin, ia dikenal sebagai Alpha;D-glukopiranosa.Dua bentuk yang berbeda dikenal sebagai anomer dan atom karbon C1 dikenal sebagai karbon anomer.Bentuk terlihat lebih stabil secara struktural, dan dalam kasus D-glukopyranosa ituadalah, tetapi di beberapa monosakarida, The Alpha;bentuk lebih umum.Ini karena dalam senyawa ini, tolakan elektrostatik antara pasangan elektron dalam gugus hidroksil anomerik dan yang dari atom oksigen di atas cincin dapat mengatasi stabilitas struktural beta yang lebih besar;bentuk, sebuah fenomena yang dikenal sebagai efek anomerik.Bentuk mana yang lebih stabil tidak hanya tergantung pada senyawa, tetapi juga pada pelarut dan pada suhu.

Kelompok hidroksil, aldehida dan keto dalam karbohidrat dapat digantikan oleh kelompok lain, memungkinkan berbagai reaksi.Karbohidrat membentuk dasar dari banyak senyawa penting biologis lainnya.Sebagai contoh, ribosa dan deoksiribosa, senyawa terkait, adalah unit dasar dari mana asam nukleat DNA dan RNA terbentuk.Glikosida terbentuk dari karbohidrat dan alkohol;Glikosidasi Fischer, dinamai Emil Fischer, melibatkan penggunaan katalis untuk membentuk glikosida metil glukosida dari glukosa dan metanol.Rute lain menuju produksi glikosida adalah reaksi Koenigs-Knorr, yang menggabungkan glikosil halida dengan alkohol untuk membentuk glikosida.