Carbohidratos Reacciones Químicas


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.
  • Photo
  • PEM es el mapa de potencial electrostático.
  • Carga parcial calcula la carga parcial de cada átomo.
  • 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.
  • Anillo aromático, muestra los anillos aromáticos.
  • Heteroátomo, muestra los heteroátomos en heterociclos.
  • 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

1. Reacción de Molisch (Prueba General para Carbohidratos)

Principio:

La prueba de Molisch es una prueba química sensible para la presencia de carbohidratos. Se basa en la deshidratación de los carbohidratos por un ácido fuerte (ácido sulfúrico concentrado) para formar (de pentosas) o (de hexosas).

Estos compuestos (furfural o hidroximetilfurfural) reaccionan luego con (el reactivo de Molisch) para producir un complejo de color púrpura en la interfaz entre las dos capas de líquido.

Reactivos:

  • Solución de carbohidrato
  • Reactivo de Molisch ($\alpha$-naftol en etanol)
  • Ácido sulfúrico concentrado ($\text{H}_2\text{SO}_4$)

Resultado Positivo:

Formación de un anillo de color púrpura en la interfaz de las dos capas.

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Reacción Detallada:

Paso 1: Deshidratación del Carbohidrato

Los monosacáridos (pentosas o hexosas) se deshidratan en presencia de $\text{H}_2\text{SO}_4$ concentrado para formar derivados de furfural.

  • De Pentosas (ej. ): Se forman derivados de furfural.
  • Deshidratación de la D-Ribosa:
    Estructura de la D-Ribosa

    Furfural es un aldehído aromático heterocíclico de cinco miembros que contiene oxígeno (un anillo de furano) y un grupo aldehído.

  • De Hexosas (ej. ): Se forman derivados de 5-hidroximetilfurfural (HMF).
  • HMF es un aldehído aromático heterocíclico de cinco miembros que contiene oxígeno (un anillo de furano), con un grupo hidroximetilo y un grupo aldehído.

    Deshidratación de la D-Glucosa:
    Estructura de la D-Glucosa
Paso 2: Reacción del Furfural/HMF con $\alpha$-Naftol

El furfural o 5-hidroximetilfurfural (HMF) reacciona con dos moléculas de $\alpha$-naftol para formar un complejo de color púrpura. Esta es una una reacción de condensación.

Estructura del $\alpha$-Naftol:

Estructura del $\alpha$-Naftol:
Estructura del Alfa-Naftol

La reacción general de condensación es compleja y forma un cromóforo extendido:

$$ \text{Furfural/HMF} + 2 \times \alpha\text{-Naftol} \xrightarrow{\text{H}_2\text{SO}_4} \text{Compuesto de Condensación Púrpura} $$

La estructura exacta del complejo coloreado es un dímero de $\alpha$-naftol unido por un puente de metino, que se forma a partir de la condensación con el furfural o HMF. Este cromóforo extendido (, ) es responsable de la intensa coloración púrpura.

Diagrama de Reacción Completa
Diagrama de la Reacción de Molisch completa

Ejemplos:

Ejemplo 1: Glucosa (Hexosa)

La glucosa se deshidrata para formar hidroximetilfurfural, que reacciona con $\alpha$-naftol.

Ecuación simplificada:

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Nota: Todos los carbohidratos (monosacáridos, disacáridos, polisacáridos) dan positivo en esta prueba.

Ejemplo 2: Sacarosa (Disacárido)

La se hidroliza primero en glucosa y fructosa, y luego estas monosacáridos se deshidratan.

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2. Prueba de Benedict (Para Carbohidratos Reductores)

Principio:

La prueba de Benedict se utiliza para detectar la presencia de azúcares reductores. Los azúcares reductores tienen un grupo aldehído o cetona libre que puede reducir los iones cúpricos ($\text{Cu}^{2+}$) en el reactivo de Benedict (sulfato de cobre(II) alcalino) a iones cuprosos ($\text{Cu}^{+}$).

Estos iones cuprosos forman un precipitado de óxido cuproso ($\text{Cu}_2\text{O}$) de color rojo ladrillo cuando se calienta la mezcla.

Reactivos:

  • Solución de carbohidrato
  • Reactivo de Benedict (sulfato de cobre(II), citrato de sodio, carbonato de sodio)

Resultado Positivo:

Formación de un precipitado de color verde, amarillo, naranja o rojo ladrillo, dependiendo de la concentración del azúcar reductor.

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Ejemplos:

Ejemplo 1: Glucosa (Azúcar Reductor)
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Ejemplo 2: Fructosa (Azúcar Reductor)

Aunque la fructosa es una cetosa, se isomeriza en glucosa y manosa (aldosas) en condiciones alcalinas y calientes, permitiéndole reducir el reactivo de Benedict.

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Ejemplo 3: Sacarosa (Azúcar No Reductor)

La sacarosa es un disacárido formado por glucosa y fructosa unidas por un enlace glucosídico que involucra los grupos anoméricos de ambos monosacáridos. Esto significa que no tiene grupos aldehído o cetona libres, por lo que no es un azúcar reductor y dará un resultado negativo (azul) en la prueba de Benedict.

3. Reacción de Seliwanoff (Para Distinguir Cetohexosas de Aldohexosas)

Principio:

La prueba de Seliwanoff se utiliza para distinguir cetosas (como la fructosa) de aldoses (como la glucosa). Se basa en la deshidratación de los carbohidratos en presencia de ácido clorhídrico concentrado y resorcinol.

Las cetosas se deshidratan más rápidamente que las aldosas para formar derivados de furfural, que luego reaccionan con el resorcinol para producir un de color rojo cereza.

Reactivos:

  • Solución de carbohidrato
  • Reactivo de Seliwanoff (resorcinol en $\text{HCl}$ concentrado)

Resultado Positivo:

Color rojo cereza que aparece rápidamente (en 2-3 minutos) al calentar.

Resultado Negativo/Débil Positivo:

Las aldoses pueden producir un color rosa pálido o naranja después de un calentamiento prolongado, pero no el rojo cereza rápido.

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Ejemplos:

Ejemplo 1: Fructosa (Cetohexosa)

La fructosa se deshidrata rápidamente para formar un derivado de furfural que reacciona con el resorcinol para dar un color rojo cereza intenso.

$\text{Fructosa} \xrightarrow{\text{HCl conc.}} \text{Hidroximetilfurfural} \xrightarrow{\text{Resorcinol}} \text{Compuesto Rojo Cereza}$

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Ejemplo 2: Glucosa (Aldohexosa)

La glucosa, una aldohexosa, reacciona muy lentamente o no reacciona para producir el color rojo cereza. Puede aparecer un color rosa pálido o naranja después de un calentamiento prolongado.