Açúcares

Classificação dos carboidratos

A divisão básica dos açúcares inclui dois subgrupos: os açúcares simples, também chamados de monossacarídeos ou monoses, e os açúcares complexos (polioses). Exemplos do primeiro grupo incluem trioses, tetroses, pentoses e hexoses. Este último grupo reúne oligossacarídeos, incluindo dissacarídeos, trissacarídeos e tetrassacarídeos, além de polissacarídeos. Os açúcares complexos são formados pela condensação de no mínimo duas moléculas de açúcares simples, nos quais eles se decompõem novamente durante a hidrólise. Ao contrário dos açúcares complexos, os açúcares simples não hidrolisam.

A estrutura dos monossacarídeos

A fórmula generalizada dos açúcares é a mesma para carboidratos simples e complexos, e o número de átomos de carbono nas moléculas de monossacarídeos varia de 3 a 10. Com base nesse número, os monossacarídeos são classificados como, respectivamente, trioses, tetroses, pentoses, etc. desses grupos contém aldoses (que são polihidroxialdeídos) e cetoses, sendo seus equivalentes analógicos. Eles são nomeados adicionando o prefixo aldo- ou ceto- ao nome apropriado que sugere o número de carbonos contidos na molécula, por exemplo aldotrioses/cetotrioses, aldopentoses/cetopentoses e aldohexoses/cetohexoses. A estrutura dos monossacarídeos geralmente contém uma cadeia de carbono não ramificada. Os grupos funcionais que eles contêm têm suas localizações habituais: o grupo aldeído nunca está localizado no meio da molécula, mas na sua borda. No caso das polihidroxicetonas, o grupo carbonila –C=O está sempre localizado no carbono C-2. O número de grupos hidroxila pode ser determinado usando uma fórmula generalizada; seu número é igual ao número de todos os átomos de oxigênio presentes na molécula menos um. Cada molécula de oxigênio pode ser conectada com no máximo um grupo hidroxila.

Principais propriedades químicas dos monossacarídeos

As propriedades dos monossacarídeos podem ser explicadas de duas maneiras: algumas delas podem ser descritas com fórmulas de projeção de Fischer e outras por experimento. É importante notar que as soluções monose apresentam o efeito do equilíbrio desmotrópico, o que leva a uma ciclização da cadeia intramolecular. Pode ser expresso da seguinte forma:

Reações características de monossacarídeos

São reações que permitem detectar açúcares simples em uma determinada preparação devido ao aparecimento de cor característica ou outra alteração que possamos discernir.

1. Reação com fenil hidrazina

É uma reação de condensação que leva à substituição de um átomo de oxigênio do grupo carbonila pelo radical fenilhidrazina. O processo equimolar dessa reação causa a formação de monossacarídeos fenil-hidrazonas. O grupo CHOH ligado ao segundo átomo de carbono é oxidado juntamente com o excesso de reagente utilizado. O produto dessa reação é um grupo cetona, que então forma osazona ao reagir com o excesso de fenilhidrazina. Dada a fácil cristalização do produto, a reação permite identificar o monossacarídeo. Isso ocorre porque eles diferem em forma e ponto de fusão.

2. Reações com ácidos

Quando monossacarídeos com n _C >4 são aquecidos com ácidos inorgânicos fortes, ocorre sua desidratação e ciclização. Isso leva à formação de derivados de furano, por exemplo, hexoses produzem hidroximetil furano. Tais produtos, ao reagirem com fenóis, permitem a identificação qualitativa e quantitativa de monossacarídeos, com os quais criam combinações coloridas. Uma categoria especial de reações é o teste de Molisch, que envolve a reação de um monossacarídeo com uma solução alcoólica de α-naftol na presença de ácido sulfúrico concentrado. Se a preparação testada contém um açúcar, então, na interface das camadas, podemos ver um anel com uma cor que varia do vermelho ao violeta.

3. Redução de monossacarídeos

Se a molécula contiver um grupo aldeído livre, eles podem se oxidar em ácidos com o uso das propriedades redutoras de um ambiente básico.

4. teste de Benedict

A reação abrange monossacarídeos que contêm um grupo aldeído livre. Na presença de hidróxido de sódio , reduz o hidróxido de cobre (II) a óxido de cobre (I), que por sua vez muda a cor da solução de azul para verde. Essa cor característica é resultado da sobreposição de duas cores: a suspensão Cu ₂ O laranja e o Cu(OH) ₂ azul. É um teste extremamente sensível que dá resultado já quando a solução saccharum é igual a 0,1%. Em altas concentrações, podemos ver um depósito vermelho claro.

5. teste de Barfoed

A reação permite determinar a velocidade dos íons de cobre e diferenciar açúcares simples de dissacarídeos redutores. Como resultado da reação com o acetato de cobre, o açúcar se oxida em ácido carboxílico e produz ácido acético e óxido de cobre (I) na forma de um depósito vermelho. Os dissacarídeos oxidam muito mais lentamente que os monossacarídeos.

6. teste de Selivanoff

É um método de detecção de cetohexoses na preparação. Para que a reação ocorra é necessário aquecer a amostra com ácido clorídrico concentrado e resorcina. Sua característica específica é a formação de 5-hidroximetilfurfural e a característica cor cereja ou a presença de um depósito marrom e vermelho. Seu surgimento após 2 minutos de aquecimento indica a presença de cetohexose.

7. teste de Tollens

É uma reação característica de pentoses e hexoses, que consiste em submeter a preparação ao ácido clorídrico . Provoca a presença de cor cereja no caso das pentoses ou amarelo/marrom no caso das hexoses.

8. teste de bial

O teste de Bial permite identificar na amostra uma pentose que, durante a reação, perde água e produz furfural na presença de ácido clorídrico e íons ferro (III). O furfural produz um complexo verde característico.

Estrutura química de açúcares complexos

As cadeias de carbono dos açúcares podem se ligar umas às outras, pois contêm muitos grupos hidroxila. Com o uso de ligações O-glicosídicas, as moléculas de monossacarídeos produzem ligações do tipo acetal ou cetal entre si.

dissacarídeos

Os açúcares deste grupo são produzidos pela ligação dos grupos hidroxila de dois monossacarídeos com uma ligação glicosídica. Exemplos populares de dissacarídeos incluem sacarose, maltose, lactose e trechalose.

Polissacarídeos

Esses açúcares também contêm ligações glicosídicas, mas, ao contrário dos dissacarídeos, são polímeros de monossacarídeos. Dependendo de sua estrutura, podem ser homoglicanos, se houver repetições da estrutura de apenas um tipo de monossacarídeo, ou heteroglicanos, se consistirem em vários tipos de açúcares simples. As moléculas existem normalmente como cadeias lineares ou ramificadas. Os compostos mais importantes desse tipo são os polímeros de glicose, ou seja, os glucanos: amido, celulose e glicogênio.

Amido

Este polissacarídeo vegetal é um armazenador muito comum de glicose, sendo uma fonte de reserva de energia. Em termos químicos, é uma mistura de amilose e amilopectina em várias proporções dependendo da origem. Ambos são construídos com o mesmo monossacarídeo (α-D-glucopiranose), mas diferem pelo número de radicais de glicose. A amilose é um amido solúvel que possui cadeias simples e não ramificadas que se enrolam formando uma hélice, além de 200 a 300 radicais de glicose com uma curva a cada 6 a 8 deles. A amilopectina é um amido insolúvel e ramificado que pode conter centenas de milhares de radicais de glicose. Também forma uma hélice, mas a curva pode cair a cada 24 a 30 radicais de glicose.

Propriedades características dos polissacarídeos

1. Hidrólise

Ao contrário da maioria dos monossacarídeos, os polissacarídeos sofrem a reação de hidrólise. Existe em condições de aquecimento com ácidos diluídos ou na presença de enzimas. Dependendo das condições da reação, os produtos podem ser polissacarídeos com moléculas menores, oligossacarídeos e monossacarídeos que compuseram o polissacarídeo que sofreu a reação.

2. Análise qualitativa do amido com o uso de iodo

A amilose presente no amido, uma vez dissolvida, enrola-se no espaço para formar uma hélice à esquerda que é estabilizada por pontes de hidrogênio produzidas entre os grupos hidroxila livres dos monossacarídeos. Uma vez que o iodo é adicionado, a amilose forma um complexo azul que não é o resultado de uma reação, mas sim o efeito de prender as moléculas do reagente dentro da hélice. A cor, característica do iodo, resulta do movimento dos elétrons ao longo da cadeia das moléculas de iodo e da absorção da luz pelo complexo produzido. Se for aquecido, as pontes de hidrogênio são quebradas, o iodo é liberado e a cor desaparece. Em uma reação entre amilopectina e iodo, podemos ver uma cor violeta e vermelha. Se adicionarmos iodo ao amido, a cor será violeta e azul.