Carbohidratos Estructas Cíclicas


Instrucciones

  • A continuación se describen las diferentes formas de representación de la molécula utilizando Jsmol.
  • Haga clic en la (+) del cuadro verde para extenderlo y poder leer la descripción.

  • Para cerrar el cuadro, haga clic en el signo (-).

Instrucciones

Usted tiene las siguientes opciones en este simulador para moléculas pequeñas tanto inorgánicas como orgánicas.

  • En la parte superior, aparecen los botones 2D y 3D para que pueda observar el modelo en dos o tres dimensiones.
  • A continuación se presenta el modelo en dos o tres dimensiones.
  • "Search" puede ser utilizado para buscar alguna molécula, escribiendo el nombre en inglés, por ejemplo al escribir, sulphuric acid (ácido sulfúrico).
  • Color de fondo, sirve seleccionar el color del fondo del modelo en tres dimensiones.
  • Acercar +, acerca el modelo.
  • Acercar -, aleja el modelo.
  • Girar X, Y, Z, para girar el modelo en tres dimensiones en los ejes x, y, z.
  • Alambres, varillas y pelotas y varillas, para cambiar el modelo en tres dimensiones en esas representaciones.
  • Energía, aparce en la parte superior la energía de la molécula en kJ/mol o kcal/mol.
  • Minmizar por MMFF94, normalmente las estructuras iniciales que se crean en los simuladores poseen energías mucho mayores a las que tendría un objeto real, por esta razón, se utilizan algoritmos para calcular las posiciones y fuerzas originales, con el objetivo de minimizarlas y que sean más realistas.
  • Arrastrar Minimizar, usted puede arrastrar un átomo, soltarlo y entonces el sistema hace un cálculo de minimización de energía.
  • Simetría, muestra los planos de simetría en la molécula.
  • Editar, puede editar la molécula agragando o quitando átomos y enlaces.
  • Superficie VDW, la superficie de van der Waals de una molécula es una representación abstracta o modelo de esa molécula, que ilustra dónde, en términos muy generales, podría haber una superficie para la molécula en función de los cortes duros de los radios de van der Waals para átomos individuales, y representa una superficie a través de la cual la molécula podría concebirse interactuando con otras moléculas.
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  • PEM es el mapa de potencial electrostático.
  • Tetraedros, para el caso que exista alguna átomo tetraédrico.
  • Dipolos enlaces, para ver el los dipolos de todos los enlaces.
  • Dipolo molecular, para ver el momento dipolar resultante de toda la molécula.
  • Hibridación sp, sp2 y sp3, para ver la hibridacion del átomo de carbono.
  • C quiral (nomenclatura R/S) y E/Z para isomería geométrica en alquenos, los descriptores R/S permiten indicar en un compuesto orgánico la configuración (la disposición espacial de los sustituyentes) de un carbono o centro quiral, estereocentro o centro estereogénico, que es el caso de un átomo de carbono con cuatro sustituyentes diferentes. Se añade R o S entre paréntesis como prefijo delante del nombre de la molécula orgánica. En caso de ser más de uno el centro estereogénico, separados por coma se indica el descriptor R o S de cada uno, precedido del número o localizador que identifica su posición.
  • Invertir R/S, para cambiar la quiralidad.
  • Nomenclatura E/Z en Alquenos, el sistema tradicional para nombrar los isómeros geométricos de un alqueno, en el que los mismos grupos están dispuestos de manera diferente, es nombrarlos como cis o trans. Sin embargo, es fácil encontrar ejemplos donde el sistema cis-trans no se aplica fácilmente.
  • N electrones, O electrones y S electrones, para ver los electrones libres del nitrógeno, oxígeno y azufre.
  • C primario, C secundario, C terciario, C cuaternario, identifica la clasificación de los átomos de carbono.
  • Dadores y aceptores de puentes de hidrógeno, señala los átomos que pueden dar o aceptar puentes de hidrógeno
  • Botón 2D, cuando escoge el botón 2D, la aplicación tiene su propio menú y quedan inhabilitados todos los botones 3D.

Carbohidratos

Los monosacáridos contienen dos grupos funcionales reactivos, un grupo carbonilo y un grupo -OH. Los alcoholes reaccionan con los compuestos carbonílicos. Un aldehído se combina con una molécula de alcohol para producir un hemiacetal.

Un hemiacetal es una molécula que contiene un grupo -OH y un grupo -OR unidos a un mismo átomo de carbono. La Reacción de formación de un hemiacetal puede ocurrir dentro de una simple molécula de monosacárido. Esta reacción se denomina reacción intramolecular, es decir, una reacción de un grupo funcional con otro dentro de la misma molécula. Las reacciones intramoleculares ocurren dentro de las moléculas y las reacciones intermoleculares ocurren entre diferentes moléculas.

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En solución, el grupo -OH del quinto átomo de carbono de la D-glucosa reacciona con el grupo carbonilo del primer átomo de carbono para producir 2 isómeros hemiacetálicos cíclicos de la glucosa, y que tienen una conformación de silla.

Las estructuras cíclicas:

  • Constituyen la forma prevalente de monosacáridos con 5 o 6 átomos de carbono.
  • Se forman cuando el grupo hidroxilo en el carbono 5 reacciona con el grupo aldehído o el grupo cetona formando una estructura derivada del o del . La D-glucosa al adoptar la estructura cíclica constituye la o la .
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Después de que ocurre la reacción, el primer átomo de carbono contiene el hemiacetal. En el átomo de carbono 1 se encuentra un grupo -OH y un grupo -OR. El grupo -OR contiene el átomo de oxígeno del quinto átomo de carbono y el grupo -R es la cadena carbonada de la glucosa.

Las figuras anteriores ilustran las formas cíclicas de la glucosa como proyecciones de Haworth. En ellas el primer átomo de carbono siempre se escribe hacia la derecha del anillo de seis miembros. Los átomos de carbono del 1 al 5 y el átomo de oxígeno forman el anillo. unido al quinto átomo de carbono está el sexto átomo de carbono con sus dos átomos de hidrógeno y el grupo -OH. En una proyección de Haworth se supone que el segundo y tercer átomo de carbono del anillo están delante del plano de la página, y que el quinto átomo de carbono y el átomo de oxígeno están detrás del plano de la página. Los grupos -OH restantes se colocan encima o debajo del plano del anillo. Si se escribe un -OH hacia la derecha en una proyección de Fischer de la forma aldehído de la molécula, el -OH se escribe debajo del plano del anillo en una proyección Haworth. Si en la proyección de Fischer el -OH se escribe a la izquierda, éste se escribe encima del plano del anillo en una proyección de Haworth.

La α-D-glucosa y la ß-D-glucosa difieren únicamente en la posición del grupo -OH del carbono hemiacetálico; por lo tanto, son diasteroisómeros. Estas son moléculas que poseen dos o más carbonos asimétricos y no son imágenes en el espejo una de otra (ver cuadro).

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En la estructura aldehídica de la glucosa, el primer átomo de carbono no es quiral porque sólo tiene tres grupos diferentes unidos a él. Sin embargo, después de que la D-glucosa forma el hemiacetal cíclico, el primer átomo de carbono se vuelve quiral, es decir tiene cuatro grupos. diferentes unidos a él. Este importante átomo de carbono quiral se denomina átomo de carbono anoméricoF. Si el grupo -OH del átomo de carbono anomérico se escribe hacia abajo del plano del anillo en la proyección de Haworth, entonces la estructura es la α-D-glucosa, y si el grupo -OH se escribe hacia arriba del plano del anillo, entonces la estructura es la ß-D-glucosa. La α-D-glucosa y la ß-D-glucosa tienen propiedades diferentes. La α-D-glucosa se funde a 146° centígrados y tiene una rotación específica en el polarímetro de -112°. La ß-D-glucosa se funde a 150° C y tiene una rotación específica de +19°. Si se disuelve la α-D-glucosa y la ß-D-glucosa en agua, su rotación específica gradualmente cambia a +52.7°. El cambio gradual en la rotación específica se denomina mutarrotación.

Los monosacáridos son azúcares reductores porque existen en equilibrio con aldehídos, hidroxicetonas libres, que sufren oxidación y por lo tanto reducen los agentes oxidantes. Uno de los agentes oxidantes que comúnmente se utiliza para probar la presencia de monosacáridos es el reactivo de Tollens.

A continuación se puede observar el proceso de mutarrotación para la D-fructosa.
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La D-fructosa cuando forma la estructura cíclica se constituye en y .