hidratos de carbono

07/06/2013
HIDRATOS DE CARBONO
CONFORMACIÓN DE PIRANOSAS
Adoptan la conformación silla con el sustituyente voluminoso en ecuatorial
4C
1
1C
4
Hay homogeneidad
conformacional
En el equilibrio anomérico de la glucosa, las formas  y  guardan una relación
36:64. Si las interacciones 1,3-diaxiales fueran el único factor que determinara la
estabilidad relativa de ambas formas, la proporción del anómero  sería 100%
EXISTE OTRA INTERACCIÓN QUE ACTÚA EN SENTIDO CONTRARIO:
EFECTO ANOMÉRICO
El efecto anomérico se da en todos los hidratos de carbono y también en otros
compuestos en los que el C está unido a 2 heteroátomos:
Confórmero
mayoritario
1
07/06/2013
EFECTO ANOMÉRICO: Se explicó por primera vez en 1955
Edward (1955) lo describió como el efecto dipolar que se genera sobre los enlaces
C-O. Si los dipolos están paralelos se origina una repulsión, si los dipolos están
opuestos, se compensan
Lemieux (1962) lo llamó “efecto orejas de conejo”. Los pares de electrones de
ambos O se repelen en el anómero . En el  esto no sucede.
O
O
O
2
2
O
R
R
Análisis de los rotámeros: modelos y pizarrón!
MANOSA:
El efecto anomérico explica por qué, en el equilibrio,
la proporción del anómero   0. En general también
depende de la configuración del C-2
-D-Manp
31 %
2 interacciones gauche entre O
1 interacción gauche C/O
-D-Manp
69 %
1 interaccion gauche entre O
1 interacción gauche C/O
Efecto anomérico favorable
2
07/06/2013
El efecto anomérico es más intenso en solventes no polares, en los que es más
dificil la estabilización por solvatación. También es más intenso a mayor
polaridad del sustituyente anomérico:
Halógenos > AcO- > MeO- > HO
F
OAc
O
O
F
AcO
AcO
Influye en la
conformación!!!
OAc
OAc
D-xilosa
OAc
CHO
HO
H
HO
H
H
OH
OH
OH
OHO
OH
O
H
OH
CH2OH
D-idosa
HO
OH
OH
HO
OH
OH
2 interacciones
diaxiales OH/OH
Efecto anomérico
favorable
2 interacciones
diaxiales CH2OH/H
4 OH ecuatoriales
No existe homogeneidad
conformacional: encontramos
ambas sillas en el equilibrio
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Conformación de furanosas
3-4 kcal / mol
3T
2
E3
O
O
Barrera de interconvensión conformacional baja: NO HAY homogeneidad
conformacional
Las conformaciones predominantes ubican:
•sustituyente anomérico cuasi axial
•Cadena lateral cuasi-ecuatorial
H
HO
HO
H
HO R
H
H
CHO
OH
H
H
OH
CH2OH
H
O
OCH3
OH
HC OH
Metil -Dgalactopiranósido
OH
CH2OH
OCH3
H3CO
H
H
O
HO
HO
R = CH(OH)CH2OH
1T
OH
O
OH
CH2OH
Dos
representaciones
posibles de la
conformación
0
4
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HIDRATOS DE CARBONO – REACCIONES
a) con ácidos (ver heterociclos)
H
HO
H
CHO
OH
H
OH
CH2OH
O
CHO
b) con bases
Epimerización: cambia la
configuración del C-2!!!
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Reacción de oxidación con Tollens, Fehling o Benedict
Ác. Aldónicos
(monocarboxílicos)
Tollens: Ag(NH3)2 / HO- /H2O
Agº (espejo)
Fehling: Cu2+(tartato) / HO- /H2O Cu2O (espejo rojo)
Benedict: Cu2+(tartato) / HO- /H2O Cu2O
Las cetosas también dan positivo, pues en medio alcalino isomerizan a las aldosas
correspondientes.
AZÚCARES REDUCTORES
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07/06/2013
ALGUNOS AZÚCARES NO REDUCTORES:
Oxidación con bromo
Acidos aldónicos
Reacción fácil de hacer, no hay
sobreoxidación
Los ácidos aldónicos existen en equilibrio con sus lactonas: éster intramolecular
OH
HO
O
O
OH
- H2O
1,4-lactona
OH
OH
O
OH
OH
O
1,5-lactona
OH
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Oxidación con ácido nítrico: obtención de ác. aldáricos
Es una oxidación más enérgica
Dependiendo de la estereoquímica de los C y de las condiciones (pH) pueden
formarse mono y dilactonas
O
COOH
HO
O
O
HO
O
O
OH
O
O
O
OH OH
HO
COOH
OH
D-glucaro-1,4-lactona
D-glucaro-6,3-lactona
OH
D-glucaro-1,4:6,3-dilactona
Ácidos urónicos
O
O
OH
COOH
OH
C-6
COOH
OAc
OH
O
OAc
OAc
OAc
OH
OAc
MnO4K / acetona
OAc
OAc
OH
OAc
1
CH2OH
OH
OH
OTr
CH2OCPh3
O
TrCl / Py
OH
OH
OH
OH
Ac2O, Py
O
OH
O
H+
OAc
OAc
OH
OAc
1
OAc
O
COOH
COOH
HO
O
OH
OH
OH
OH
HO
O
OH
O
O
OH
OH
Son biológicamente importantes, se encuentran en
muchos polisacáridos de interés biológico: heparinas,
pectinas, etc.
OH
OH
D-glucurono-6,3-lactona
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07/06/2013
Ruptura oxidativa
H
H
OH
OH
+
H
H
HIO4
O
O
OH
O
H
I O
O
H
O
Dioles vecinales
H
H
HO
H
H
CHO
OH
H
OH
OH
CH2OH
5 HIO4
O
OH
+
HO
HIO4
H
1 CH2O
IO4-
O
OHHO
O
5 HIO4
3 HCOOH
2 CH2O
1 CO2
CH2O
CH2OH
HO
O
CH2OH
O
HO
H
H
OH
H
OH
CH2OH
5 HCOOH
+ H2O + IO3-
OCH3
O
T bajas, t cortos
O
O
OHHO
luego
O
OCH3
OCH3
O
O
El número de moles de HIO4 consumido será igual al número de enlaces C-C
que se han roto. Esta reacción ha sido muy útil para elucidación estructural.
La velocidad de la reacción es mayor si los HO se encuentran en cadenas
laterales
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Reducción a alditoles
HO
HO
HO
H
HO
H
H
O
OH
OH
CHO
OH NaBH
4
H
o H2, Ni
OH
OH
CH2OH
H
HO
H
H
CH2OH
OH
H
OH
OH
CH2OH
Alditol
Sorbitol o glucitol
CH2OH
O
HO
H
H
OH
H
OH
CH2OH
NaBH 4
H
HO
H
H
CH2OH
OH
H
OH
OH
CH2OH
D-sorbitol
+
HO
HO
H
H
CH2OH
H
H
OH
OH
CH2OH
D-manitol
Condensación de grupo carbonilo con derivados nitrogenados
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07/06/2013
H
HO
H
H
CHO
OH
PhNHNH2
H
OH EtOH, calor
OH
CH2OH
H
HC N NHPh
OH
HO
H
H
OH
H
OH
CH2OH
HC N NHPh
H
OH
2 PhNHNH2
HO
H
EtOH, calor
H
OH
H
OH
CH2OH
H
HC N NH--Ph
..
HO
H
H
OH
H
OH
OH
CH2OH
- PhNH2
HC N NHPh
N NHPh
+
HO
H
H
OH
H
OH
CH2OH
PhNH2
HC NH
H
HO
H
H
..
O
H
OH
OH
CH2OH
OSAZONA
HC
HO
H
H
N
N
H
OH
OH
CH2OH
NPh
H
NHPh
HIDRATOS DE CARBONO – REACCIONES
Construcción gradual de monosacáridos de cadena mas larga:
Síntesis de Kiliani Fisher
Adición de HCN para dar una cianhidrina.
Se obtienen dos estereoisómeros.
Reducir el nitrilo de manera controlada para generar un aldehído.
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07/06/2013
Degradación de Ruff
Degradación de Ruff
Fe3+ + H2O2
.
COOH
H
OH
OOH
[O]
- e, -H+
Mecanismo radicalario:
Fe2+ +
.
OOH
O
.
C O
H
O H
H
O
CO2
Da R% bajos porque porque los productos pueden a su vez, oxidarse.
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Configuración de glucosa: la prueba de Fisher
Única suposición: el enantiómero dextrorrotatorio del gliceraldehído, tenía configuración DClave 1: Por degradación de Ruff de Glc y Man se obtiene D-(-)-Ara
Clave 2: Por degradación de Ruff la D-(-)-Ara da la D-(-)-eritrosa (aldotetrosa). El
tratamiento de D-(-)-eritrosa con HNO3 da un –ac. Aldárarico OI → MESO
Posibilidades:
CHO
OH
OH
CH2OH
COOH
OH
OH
COOH
COOH
CHO
HO
HO
OH
CH2OH
OH
COOH
OI
Entonces las D-eritrosa debe ser
CHO
OH
OH
CH2OH
Y la D-Ara puede ser
OA
CHO
OH
OH
OH
CH2OH
CHO
HO
OH
OH
CH2OH
Clave 3: La oxidación con HNO3 de la D-Ara da un ác. aldárico OA. Por lo tanto:
CHO
COOH
HO
D-Ara debe ser
OH
OH
CH2OH
HNO 3
HO
OH
OH
COH
y no
CHO
OH
HNO 3
OH
OH
CH2OH
COOH
OH
OH
OH
COOH
OA
OI
Clave 4: Fisher sintetizó a partir de D-Glc otra aldosa en la que se interconvertían
las funciones de los C-4 y C-6
CH2OH
OH
CHO
OH
HO
HO
OH
OH
CH2OH
OH
OH
CHO
CH2OH
CHO
HO
HO
HO
HO
OH
OH
CHO
OH
OH
CH2OH
Iguales!!
Queda determinada la configuración de C-2 de Glc y Man
Con el mismo tipo de análisis Fisher determinó la configuración relativa de todas las
pentosas y hexosas
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CHO
OH
OH
CH2OH
D-eritrosa
K-F
OI
meso
CH2OH
CH2OH
OH
OH
CH2OH
OH
OH
CH2OH
D-ribosa
D-arabinosa
HNO 3
HNO 3
OA
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