Sucres

Classement des glucides

La division de base des sucres comprend deux sous-groupes : les sucres simples, également appelés monosaccharides ou monoses, et les sucres complexes (polyoses). Des exemples du premier groupe comprennent les trioses, les tétroses, les pentoses et les hexoses. Ce dernier groupe regroupe les oligosaccharides, dont les disaccharides, les trisaccharides et les tétrasaccharides, ainsi que les polysaccharides. Les sucres complexes sont formés par la condensation d’au moins deux molécules de sucres simples, en lesquelles ils se décomposent à nouveau lors de l’hydrolyse. Contrairement aux sucres complexes, les sucres simples ne s’hydrolysent pas.

La structure des monosaccharides

La formule généralisée des sucres est la même pour les glucides simples et complexes, et le nombre d’atomes de carbone dans les molécules de monosaccharide varie de 3 à 10. Sur la base de ce nombre, les monosaccharides sont classés respectivement en trioses, tétroses, pentoses, etc. Chaque de ces groupes contient des aldoses (qui sont des polyhydroxyaldéhydes) et des cétoses, étant leurs équivalents analogiques. Ils sont nommés en ajoutant le préfixe aldo- ou céto- au nom approprié qui suggère le nombre de carbones contenus dans la molécule, par exemple les aldotrioses/cétotrioses, les aldopentoses/cétopentoses et les aldohexoses/cétohexoses. La structure des monosaccharides contient généralement une chaîne carbonée non ramifiée. Les groupements fonctionnels qu’ils contiennent ont leurs localisations habituelles : le groupement aldéhyde n’est jamais situé au milieu de la molécule mais à sa périphérie. Dans le cas des polyhydroxycétones, le groupe carbonyle –C=O est toujours situé sur le carbone C-2. Le nombre de groupes hydroxyle peut être déterminé à l’aide d’une formule généralisée ; leur nombre est égal au nombre de tous les atomes d’oxygène présents dans la molécule moins un. Chaque molécule d’oxygène peut être connectée à un maximum d’un groupe hydroxyle.

Principales propriétés chimiques des monosaccharides

Les propriétés des monosaccharides peuvent être expliquées de deux manières : certaines d’entre elles peuvent être décrites avec des formules de projection de Fischer, et d’autres par l’expérience. Il est important de noter que les solutions monoses montrent l’effet d’équilibre desmotropique, ce qui conduit à une cyclisation intramoléculaire de la chaîne. Il peut être exprimé comme suit :

Réactions caractéristiques des monosaccharides

Ce sont des réactions qui nous permettent de détecter des sucres simples dans une préparation donnée en raison de l’apparition d’une couleur caractéristique ou d’un autre changement que nous pouvons discerner.

1. Réaction avec la phénylhydrazine

C’est une réaction de condensation qui conduit à la substitution d’un atome d’oxygène du groupe carbonyle par le radical phénylhydrazine. Le processus équimolaire de cette réaction provoque la formation de phénylhydrazones monosaccharidiques. Le groupe CHOH relié au deuxième atome de carbone est oxydé avec l’excès de réactif utilisé. Le produit de cette réaction est un groupe cétone, qui forme ensuite l’osazone en réagissant avec l’excès de phénylhydrazine. Compte tenu de la cristallisation facile du produit, la réaction permet d’identifier le monosaccharide. En effet, ils diffèrent par leur forme et leur point de fusion.

2. Réactions avec les acides

Lorsque des monosaccharides avec n _C > 4 sont chauffés avec des acides inorganiques forts, ils se déshydratent et se cyclisent. Cela conduit à la formation de dérivés de furane, par exemple les hexoses produisent de l’hydroxyméthyl furane. De tels produits, lorsqu’ils réagissent avec des phénols, permettent l’identification qualitative et quantitative de monosaccharides, avec lesquels ils créent des combinaisons colorées. Une catégorie particulière de réactions est le test de Molisch qui implique la réaction d’un monosaccharide avec une solution alcoolique d’α-naphtol en présence d’acide sulfurique concentré . Si la préparation testée contient un sucre, alors, à l’interface des couches, on peut voir un anneau de couleur allant du rouge au violet.

3. Réduction des monosaccharides

Si la molécule contient un groupe aldéhyde libre, ils peuvent s’oxyder en acides en utilisant les propriétés réductrices d’un environnement basique.

4. L’épreuve de Benoît

La réaction couvre les monosaccharides qui contiennent un groupe aldéhyde libre. En présence d’ hydroxyde de sodium , il réduit l’hydroxyde de cuivre (II) en oxyde de cuivre (I), qui à son tour change la couleur de la solution du bleu au vert. Cette couleur caractéristique résulte de la superposition de deux couleurs : la suspension orange Cu ₂ O et le bleu Cu(OH) ₂ . C’est un test extrêmement sensible qui donne déjà un résultat lorsque la solution de saccharum est égale à 0,1 %. A fortes concentrations, on peut voir un dépôt rouge clair.

5. Le test de Barfoed

La réaction permet de déterminer la vitesse des ions cuivre et de différencier les sucres simples des disaccharides réducteurs. Suite à la réaction avec l’acétate de cuivre, le sucre s’oxyde en acide carboxylique et produit de l’acide acétique et de l’oxyde de cuivre (I) sous la forme d’un dépôt rouge. Les disaccharides s’oxydent beaucoup plus lentement que les monosaccharides.

6. test de Selivanoff

C’est une méthode de détection des cétohexoses dans la préparation. Pour que la réaction se produise, il est nécessaire de chauffer l’échantillon avec un acide chlorhydrique concentré et de la résorcine. Sa particularité est la formation de 5-hydroxyméthylfurfural et la couleur cerise caractéristique ou la présence d’un dépôt brun et rouge. Leur apparition après 2 minutes de chauffage indique la présence de cétohexose.

7. test de Tollens

C’est une réaction caractéristique des pentoses et des hexoses, qui consiste à soumettre la préparation à de l’acide chlorhydrique . Il provoque la présence d’une couleur cerise dans le cas des pentoses ou d’une couleur jaune/marron dans le cas des hexoses.

8. L’épreuve de Bial

Le test de Bial permet d’identifier un pentose dans l’échantillon qui, au cours de la réaction, perd de l’eau et produit du furfural en présence d’acide chlorhydrique et d’ions fer (III). Le furfural produit un complexe vert caractéristique.

Structure chimique des sucres complexes

Les chaînes carbonées des sucres peuvent se lier les unes aux autres car elles contiennent de nombreux groupes hydroxyles. Avec l’utilisation de liaisons O-glycoside, les molécules de monosaccharide produisent des liaisons de type acétal ou cétal entre elles.

Disaccharides

Les sucres de ce groupe sont produits en liant les groupes hydroxyle de deux monosaccharides avec une liaison glycoside. Des exemples populaires de disaccharides comprennent le saccharose, le maltose, le lactose et le tréchalose.

Polysaccharides

Ces sucres contiennent également des liaisons glycosides, mais contrairement aux disaccharides, ce sont des polymères monosaccharidiques. Selon leur structure, il peut s’agir d’homoglycanes, s’il existe des répétitions de la structure d’un seul type de monosaccharide, ou d’hétéroglycanes, s’ils sont constitués de différents types de sucres simples. Les molécules existent normalement sous forme de chaînes linéaires ou ramifiées. Les composés les plus importants de ce type sont les polymères de glucose, c’est-à-dire les glucanes : amidon, cellulose et glycogène.

Amidon

Ce polysaccharide végétal est un stockage très courant du glucose, étant une source d’énergie de secours. En termes chimiques, il s’agit d’un mélange d’amylose et d’amylopectine dans divers rapports selon l’origine. Les deux sont constitués du même monosaccharide (α-D-glucopyranose) mais diffèrent par le nombre de radicaux glucose. L’amylose est un amidon soluble qui possède des chaînes simples et non ramifiées qui s’enroulent pour former une hélice, ainsi que 200 à 300 radicaux glucose avec une courbe tous les 6 à 8 d’entre eux. L’amylopectine est un amidon ramifié insoluble qui peut contenir même des centaines de milliers de radicaux de glucose. Il forme également une hélice, mais la courbe peut chuter tous les 24 à 30 radicaux glucose.

Propriétés caractéristiques des polysaccharides

1. Hydrolyse

Contrairement à la plupart des monosaccharides, les polysaccharides subissent la réaction d’hydrolyse. Il existe dans des conditions de chauffage avec des acides dilués ou en présence d’enzymes. Selon les conditions de réaction, les produits peuvent être des polysaccharides avec des molécules plus petites, des oligosaccharides et des monosaccharides qui composaient le polysaccharide ayant subi la réaction.

2. Analyse qualitative de l’amidon avec l’utilisation d’iode

L’amylose présent dans l’amidon, une fois dissous, s’enroule dans l’espace pour former une hélice gauche qui est stabilisée par des liaisons hydrogène produites entre les groupes hydroxyles libres des monosaccharides. Une fois l’iode ajouté, l’amylose forme un complexe bleu qui n’est pas le résultat d’une réaction mais plutôt l’effet de piéger les molécules de réactif à l’intérieur de l’hélice. La couleur, caractéristique de l’iode, résulte du mouvement des électrons le long de la chaîne des molécules d’iode et de l’absorption de la lumière par le complexe produit. S’il est chauffé, les liaisons hydrogène sont rompues, l’iode est libéré et la couleur s’estompe. Dans une réaction entre l’amylopectine et l’iode, on peut voir une couleur violette et rouge. Si nous ajoutons de l’iode à l’amidon, la couleur sera violette et bleue.