เคมีคาร์โบไฮเดรทอธิบายโครงสร้างคุณสมบัติและปฏิกิริยาของสารประกอบของคาร์บอนไฮโดรเจนและออกซิเจนที่เรียกว่าคาร์โบไฮเดรต สารประกอบเหล่านี้มีสูตรทั่วไป C (H 2 O) n โดยที่ n สามารถเป็นตัวเลขใด ๆ ได้ตั้งแต่สามขึ้นไป จะเห็นได้ว่าคาร์โบไฮเดรตมีไฮโดรเจนและออกซิเจนอยู่เสมอในสัดส่วนของน้ำ (H 2 O) ดังนั้นจึงเป็นส่วน "ไฮเดรต" ของชื่อ คาร์โบไฮเดรตประกอบด้วยน้ำตาลแป้งเซลลูโลสและสารทั่วไปอื่น ๆ ผลิตจากคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำโดยการสังเคราะห์ด้วยแสงในพืชและเป็นแหล่งพลังงานสำคัญในอาหารของสัตว์ทุกชนิด
คาร์โบไฮเดรตที่ง่ายที่สุดคือ trioses โดยมีอะตอมคาร์บอนเพียงสามตัว อย่างไรก็ตามสารเคมีคาร์โบไฮเดรตสามารถค่อนข้างซับซ้อนเนื่องจากจำนวนของโมเลกุลคาร์โบไฮเดรตขนาดเล็กสามารถเข้าร่วมเพื่อสร้างโครงสร้างที่มีขนาดใหญ่กว่ามาก คาร์โบไฮเดรตอย่างง่ายเช่นกลูโคสเป็นที่รู้จักในนามโมโนแซคคาไรด์ เคมีคาร์โบไฮเดรตขั้นสูงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อโครงสร้างรายละเอียดของ monosaccharides จำนวนมากได้รับการชี้แจงครั้งแรกโดย Emil Fischer นักเคมีชาวเยอรมันในปลายศตวรรษที่ 19 คาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อนประกอบด้วยหน่วย monosaccharide ถูกผูกมัดเข้าด้วยกัน
โมเลกุลที่ประกอบด้วยโมโนแซคคาไรด์สองชนิดเป็นที่รู้จักกันในชื่อไดแซ็กคาไรด์ ตัวอย่างที่พบบ่อยคือซูโครส - รู้จักกันดีในชื่อน้ำตาลโต๊ะ - ซึ่งประกอบไปด้วยน้ำตาลกลูโคสและฟรุกโตส Oligosaccharides มีหลายหน่วย monosaccharide และ polysaccharides ประกอบด้วยโซ่ยาวของหน่วยเหล่านี้บางครั้งนับพัน; ตัวอย่างคือแป้งในรูปแบบต่าง ๆ และเซลลูโลส แต่ละหน่วยโมเลกุลในห่วงโซ่จะถูกรวมเข้ากับเพื่อนบ้านโดยพันธะ glycosidic ซึ่งเกิดขึ้นจากการกำจัดไฮโดรเจน (H) และกลุ่มไฮดรอกซิ (OH) - สร้างน้ำ - จากโมเลกุล monosaccharide ที่อยู่ติดกัน
โครงสร้างคาร์โบไฮเดรตเป็นเช่นนั้นโมเลกุลที่แตกต่างกันสามารถมีสูตรโดยรวมเหมือนกันโดยอะตอมจัดเรียงต่างกัน ตัวอย่างเช่น Monosaccharides สามารถแบ่งออกเป็น aldoses ซึ่งมีและกลุ่ม aldehyde และ ketoses ซึ่งมีกลุ่ม keto - พันธะคู่คาร์บอน - ออกซิเจนที่รู้จักกันว่ากลุ่มคาร์บอนิล ถึงแม้ว่ากลูโคสและฟรุกโตสจะมีสูตรทางเคมีเหมือนกัน (C 6 H 12 O 6 ) แต่ก็มีโครงสร้างที่แตกต่างกัน: กลูโคสเป็นอัลโตสและฟรุกโตสเป็นคีโตน นี่คือคุณสมบัติทั่วไปของเคมีคาร์โบไฮเดรต
นอกจากนี้ยังเป็นไปได้สำหรับคาร์โบไฮเดรตชนิดหนึ่งที่มีอยู่ในรูปแบบที่แตกต่างกัน กลูโคสสามารถอยู่ในรูปแบบเชิงเส้นโดยมีอะตอมของคาร์บอนหกตัวก่อให้เกิดสายโซ่สั้น อะตอมของคาร์บอนนั้นสามารถนับเลข C1-C6 ได้โดยมี C1 สร้างกลุ่มอัลดีไฮด์และ C6 ที่ปลายอีกด้านหนึ่งผูกกับอะตอมไฮโดรเจนสองอันและกลุ่มไฮดรอกซิล อะตอมของคาร์บอนทั้งสี่ในระหว่างนั้นมีอะตอมไฮโดรเจนอยู่ด้านหนึ่งและกลุ่มไฮดรอกซิลอยู่อีกด้านหนึ่ง กลูโคสมีสองรูปแบบคือ D-กลูโคสและ L- กลูโคสซึ่งแตกต่างกันเพียง แต่ในอดีตมีเพียงหนึ่งในกลุ่มไฮดรอกซิลในด้านเดียวกันของโมเลกุลเป็นออกซิเจนจากกลุ่มอัลดีไฮด์ในขณะที่ในภายหลังนี้ การจัดเรียงเป็นสิ่งที่ตรงกันข้าม สิ่งนี้ใช้กับโมโนแซคคาไรด์หลายชนิดโดยมีรูปแบบ "D" ที่มีอิทธิพลเหนือน้ำตาลในธรรมชาติ
ในวิธีการแก้ปัญหา D-กลูโคสมีแนวโน้มที่จะสร้างโครงสร้างแหวนด้วย C6 ผลักไปด้านหนึ่งและกลุ่มไฮดรอกซิใน C5 ทำปฏิกิริยากับกลุ่มอัลดีไฮด์ใน C1 ในลักษณะที่แหวนหกอะตอมจะเกิดขึ้นกับ 5 อะตอมคาร์บอนและหนึ่ง อะตอมออกซิเจน เรื่องนี้เป็นที่รู้จักกันในชื่อแหวน แหวนสามารถใช้สองรูปแบบที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับตำแหน่งของกลุ่มไฮดรอกซิลที่ C1 ถ้ามันอยู่บนระนาบเดียวกับวงแหวนสารประกอบนี้เรียกว่าβ D-glucopyranose แต่ถ้ามันอยู่ในแนวตั้งฉากกับระนาบของวงแหวนมันจะเรียกว่าα D-glucopyranose ทั้งสองรูปแบบที่แตกต่างกันเป็นที่รู้จักกันเป็น anomers และอะตอมของคาร์บอน C1 เป็นที่รู้จักกันเป็นคาร์บอน anomeric
แบบฟอร์ม looks ดูมีโครงสร้างที่มีเสถียรภาพมากขึ้นและในกรณีของ D-glucopyranose มันคือ แต่ใน monosaccharides บางรูปแบบαนั้นพบได้บ่อยกว่า นี่เป็นเพราะในสารประกอบเหล่านี้แรงขับไฟฟ้าสถิตระหว่างคู่อิเล็กตรอนในกลุ่มไฮดรอกซีอะโนเมอร์และกับอะตอมออกซิเจนในวงแหวนสามารถเอาชนะความเสถียรของโครงสร้างที่มากขึ้นของรูปแบบβซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่าผล anomeric รูปแบบใดที่มีความเสถียรมากขึ้นไม่เพียง แต่ขึ้นอยู่กับสารประกอบ แต่ยังรวมถึงตัวทำละลายและอุณหภูมิ
กลุ่มไฮดรอกซิลอัลดีไฮด์และคีโตในคาร์โบไฮเดรตสามารถถูกแทนที่ด้วยกลุ่มอื่นทำให้เกิดปฏิกิริยาที่หลากหลาย คาร์โบไฮเดรตเป็นพื้นฐานของสารประกอบสำคัญทางชีวภาพอื่น ๆ ตัวอย่างเช่น ribose และ deoxyribose ซึ่งเป็นสารประกอบที่เกี่ยวข้องเป็นหน่วยพื้นฐานที่ DNA และ RNA ของกรดนิวคลีอิกเกิดขึ้น ไกลโคไซด์เกิดจากคาร์โบไฮเดรตและแอลกอฮอล์ Fischer glycosidation ตั้งชื่อตาม Emil Fischer เกี่ยวข้องกับการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อสร้าง glycoside methyl glucoside จากกลูโคสและเมทานอล อีกเส้นทางหนึ่งในการผลิต glycoside คือปฏิกิริยา Koenigs-Knorr ซึ่งรวม glycosyl halide เข้ากับแอลกอฮอล์เพื่อสร้าง glycoside
