şekerler

Karbonhidratların sınıflandırılması

Şekerlerin temel bölünmesi iki alt grubu içerir: monosakkaritler veya monozlar olarak da adlandırılan basit şekerler ve karmaşık şekerler (poliozlar). Önceki gruptan örnekler arasında triozlar, tetrozlar, pentozlar ve heksozlar bulunur. İkinci grup, polisakkaritlerin yanı sıra disakkaritler, trisakkaritler ve tetrasakkaritler dahil olmak üzere oligosakkaritleri toplar. Kompleks şekerler, hidroliz sırasında tekrar ayrıştıkları basit şekerlerin en az iki molekülünün yoğunlaşmasıyla oluşur. Karmaşık şekerlerin aksine basit şekerler hidrolize olmaz.

Monosakkaritlerin yapısı

Genelleştirilmiş şeker formülü, basit ve karmaşık karbonhidratlar için aynıdır ve monosakkarit moleküllerindeki karbon atomlarının sayısı 3 ile 10 arasında değişir. Bu sayıya göre, monosakkaritler sırasıyla trioz, tetroz, pentoz vb. Bu gruplardan biri, analojik eşdeğerleri olan aldozları (polihidroksialdehitler) ve ketozları içerir. Bunlar, örneğin aldotrioz/ketotriozlar, aldopentozlar/ketopentozlar ve aldoheksozlar/ketohekzozlar gibi molekülde bulunan karbon sayısını gösteren uygun ismin önüne aldo- veya keto- öneki eklenerek adlandırılırlar. Monosakkaritlerin yapısı genellikle dallanmamış bir karbon zinciri içerir. İçerdikleri işlevsel grupların alışılmış konumları vardır: aldehit grubu asla molekülün ortasında değil, kenarında bulunur. Polihidroksiketonlar söz konusu olduğunda, –C=O karbonil grubu her zaman C-2 karbonu üzerinde bulunur. Hidroksil gruplarının sayısı, genelleştirilmiş bir formül kullanılarak belirlenebilir; sayıları, molekülde bulunan tüm oksijen atomlarının sayısı eksi bire eşittir. Her oksijen molekülü en fazla bir hidroksil grubu ile bağlanabilir.

Monosakkaritlerin temel kimyasal özellikleri

Monosakkaritlerin özellikleri iki şekilde açıklanabilir: bazıları Fischer izdüşüm formülleriyle, bazıları da deneyle açıklanabilir. Monoz çözeltilerin, molekül içi zincir siklizasyonuna yol açan desmotropik dengenin etkisini gösterdiğine dikkat etmek önemlidir. Aşağıdaki gibi ifade edilebilir:

Monosakkaritlerin karakteristik reaksiyonları

Bunlar, belirli bir müstahzarda görünen karakteristik renk veya ayırt edebileceğimiz başka bir değişiklik nedeniyle basit şekerleri tespit etmemizi sağlayan reaksiyonlardır.

1. fenil hidrazin ile reaksiyon

Karbonil grubundan bir oksijen atomunun fenilhidrazin radikali ile yer değiştirmesine yol açan bir yoğunlaşma reaksiyonudur. Bu reaksiyonun eşmolar süreci, monosakkarit fenilhidrazonların oluşumuna neden olur. İkinci karbon atomuna bağlı CHOH grubu, kullanılan fazla reaktif ile birlikte oksitlenir. Bu reaksiyonun ürünü, daha sonra fazla fenilhidrazin ile reaksiyona girerek osazon oluşturan bir keton grubudur. Ürünün kolay kristalleşmesi göz önüne alındığında, reaksiyon monosakaritin tanımlanmasını sağlar. Bunun nedeni, şekil ve erime noktalarına göre farklılık göstermeleridir.

2. Asitlerle reaksiyonlar

n _C >4 olan monosakkaritler güçlü inorganik asitlerle ısıtıldıklarında dehidrasyonları olur ve siklizasyon meydana gelir. Bu, furan türevlerinin oluşumuna yol açar, örneğin heksozlar hidroksimetil furan üretir. Bu tür ürünler, fenollerle reaksiyona girdiklerinde, renkli kombinasyonlar oluşturdukları monosakkaritlerin kalitatif ve kantitatif olarak tanımlanmasını sağlar. Özel bir reaksiyon kategorisi, konsantre sülfürik asit varlığında bir monosakkaridin alkollü bir a-naftol çözeltisi ile reaksiyonunu içeren Molisch testidir. Test edilen müstahzar bir şeker içeriyorsa, katmanların arayüzünde kırmızıdan menekşe rengine kadar değişen bir renge sahip bir halka görebiliriz.

3. Monosakkaritlerin indirgenmesi

Molekül serbest bir aldehit grubu içeriyorsa, bazik bir ortamın indirgeyici özelliklerini kullanarak asitlere oksitlenebilir.

4. Benedict’in testi

Reaksiyon, serbest bir aldehit grubu içeren monosakkaritleri kapsar. Sodyum hidroksit varlığında, bakır (II) hidroksiti bakır (I) oksite indirger, bu da çözeltinin rengini maviden yeşile değiştirir. Bu karakteristik renk, iki rengin üst üste bindirilmesinin bir sonucudur: turuncu _Cu20 süspansiyonu ve mavi Cu(OH) ₂ . Saccharum solüsyonu %0,1’e eşit olduğu anda sonuç veren son derece hassas bir testtir. Yüksek konsantrasyonlarda, berrak kırmızı bir birikinti görebiliriz.

5. Barfoed testi

Reaksiyon, bakır iyonlarının hızını belirlemeyi ve basit şekerleri indirgeyici disakkaritlerden ayırmayı sağlar. Bakır asetat ile reaksiyonun bir sonucu olarak şeker, karboksilik aside oksitlenir ve kırmızı bir tortu şeklinde asetik asit ve bakır (I) oksit üretir. Disakkaritler, monosakkaritlerden çok daha yavaş oksitlenir.

6. Selivanoff’un testi

Preparattaki ketoheksozları saptamak için bir yöntemdir. Reaksiyonun meydana gelmesi için numunenin konsantre bir hidroklorik asit ve resorsin ile ısıtılması gerekir. Spesifik özelliği, 5-hidroksimetilfurfural oluşumu ve karakteristik kiraz rengi veya kahverengi-kırmızı bir tortunun varlığıdır. 2 dakikalık ısıtmadan sonra ortaya çıkmaları, ketoheksozun varlığını gösterir.

7. Tollens’in testi

Preparatın hidroklorik aside tabi tutulmasından oluşan, pentozların ve heksozların karakteristik bir reaksiyonudur. Pentozlarda kiraz rengi, heksozlarda ise sarı/kahverengi bir renk oluşmasına neden olur.

8. bial testi

Bial testi, numunede, reaksiyon sırasında hidroklorik asit ve demir (III) iyonlarının varlığında su kaybeden ve furfural üreten bir pentozun tanımlanmasına izin verir. Furfural, karakteristik bir yeşil kompleks üretir.

Kompleks şekerlerin kimyasal yapısı

Şekerlerin karbon zincirleri, birçok hidroksil grubu içerdiklerinden birbirlerine bağlanabilirler. O-glikozit bağlarının kullanılmasıyla, monosakkarit molekülleri kendi aralarında asetal veya ketal tipi bağlar üretir.

disakkaritler

Bu gruptan şekerler, iki monosakkaritin hidroksil gruplarının bir glikozit bağı ile bağlanmasıyla üretilir. Popüler disakkarit örnekleri sükroz, maltoz, laktoz ve trekaloz içerir.

Polisakkaritler

Bu şekerler ayrıca glikozit bağları içerir, ancak disakkaritlerin aksine monosakkarit polimerleridir. Yapılarına bağlı olarak, sadece bir tür monosakkaridin yapısının tekrarları varsa homoglikan veya çeşitli basit şeker türlerinden oluşuyorsa heteroglikan olabilirler. Moleküller normalde doğrusal veya dallı zincirler halinde bulunur. Bu tipteki en önemli bileşikler glikoz polimerleridir, yani glukanlardır: nişasta, selüloz ve glikojen.

Nişasta

Bu bitki polisakarit, yedek bir enerji kaynağı olan çok yaygın bir glikoz deposudur. Kimyasal olarak, kaynağına bağlı olarak çeşitli oranlarda amiloz ve amilopektin karışımıdır. Her ikisi de aynı monosakaritten (α-D-glukopiranoz) yapılmıştır, ancak glikoz radikallerinin sayısına göre farklılık gösterir. Amiloz, bir sarmal oluşturmak için kıvrılan basit ve dallanmamış zincirlere ve ayrıca her 6 ila 8’inde bir eğri olan 200 ila 300 glikoz radikaline sahip çözünür bir nişastadır. Amilopektin, yüzbinlerce glikoz radikali bile içerebilen, çözünmeyen, dallı bir nişastadır. Aynı zamanda bir sarmal oluşturur, ancak eğri her 24 ila 30 glikoz radikalinde bir düşebilir.

Polisakkaritlerin karakteristik özellikleri

1. Hidroliz

Çoğu monosakkaridin aksine, polisakkaritler hidroliz reaksiyonuna girer. Seyreltilmiş asitlerle ısıtma koşullarında veya enzimlerin varlığında bulunur. Reaksiyon koşullarına bağlı olarak ürünler, reaksiyona giren polisakaritleri oluşturan daha küçük moleküllü polisakkaritler, oligosakkaritler ve monosakkaritler olabilir.

2. Nişastanın iyot kullanımı ile kalitatif analizi

Nişastada bulunan amiloz bir kez çözündüğünde, monosakkaritlerin serbest hidroksil grupları arasında üretilen hidrojen bağları tarafından stabilize edilen bir sol sarmal oluşturmak üzere uzayda kıvrılır. İyot eklendikten sonra amiloz, bir reaksiyonun sonucu değil, daha çok reaktif moleküllerini sarmalın içinde tutmanın etkisi olan mavi bir kompleks oluşturur. İyotun özelliği olan renk, elektronların iyot molekülleri zinciri boyunca hareket etmesinden ve üretilen kompleks tarafından ışığın soğurulmasından kaynaklanır. Isıtılırsa hidrojen bağları kopar, iyot açığa çıkar ve rengi solar. Amilopektin ve iyot arasındaki bir reaksiyonda mor-kırmızı bir renk görebiliriz. Nişastaya iyot eklersek renk mor-mavi olur.