Determinación de la estructura de Carbohidratos

Transcripción

1 Determinación de la estructura de Carbohidratos Determinación de la estructura de Carbohidratos Espectroscopía Cristalografía por rayos-x Tests químicos las reacciones de carbohidratos pueden involucrar formas de cadena abierta, furanosa ó piranosa

2 Reducción de Carbohidratos Reducción de Carbohidratos El grupo carbonilo de la forma abierta se reduce a un alcohol. El producto es llamado alditol. El alditol no tiene un grupo carbonilo por lo que no puede ciclar a hemiacetal.

3 Reducción de D-Galactosa Agente reductor: NaB 4, 2 ( puede usarse también hidrogenación catalítica) α-d-galactofuranosa β-d-galactofuranosa α-d-galactopiranosa β-d-galactopiranosa C C 2 C 2 C 2 D-Galactitol (90%) xidación de Carbohidratos

4 Reactivo de Benedict RC + 2Cu RC + Cu El reactivo de Benedict es una solución de un complejo de citrato del CuS 4 en agua. Se utiliza como test para azúcares reductores. Cu 2+ es un agente oxidante débil. Un azúcar reductor es aquel que tiene una función aldehído ó que está en equilibrio con un azúcar que lo posee. Test positivo: formación de un precipitado rojo de Cu 2. Ejemplos de azúcares reductores Aldosas: porque tienen un aldehido en su forma de cadena abierta. Cetoses: porque por enolización se establece un equilibrio con una aldosa. C 2 C C C C C R R R oxidado por Cu 2+

5 Ejemplos de azúcares reductores Disacáridos que tienen una función hemiacetal libre. Maltosa C 2 C 2 Los glicósidos no son azúcares reductores C 2 C 3 La Metil α-d-glucopiranosa no tiene la función hemiacetal libre, por lo que no puede estar en equilibrio con una especie que tenga una función aldehido

6 xidación de Azúcares reductores Los compuestos formados por oxidación de azúcares reductores se llaman ácidos aldónicos Los ácidos Aldonicos existen como lactonas cuando pueden formarse anillos de 5- ó 6- miembros. Un método standard para la preparación de ácidos aldónicos utiliza Br 2 como agente oxidante. xidación de D-Xilosa C C 2 Br 2 2 C 2 C 2 D-Xilosa Acido D-Xilónico (90%)

7 xidación de D-Xilosa C 2 δ-xilonolactona + C 2 C 2 Ácido D-Xilónico (90%) δ-xilonolactona Na/ g + Na-g - C 2 C 2 C D-xilocitol C 2 D-xilosa

8 C C Br 2 2 C 2 C 2 D- glucosa ácido-d- glucónico 2 2 / Fe 2 (S 4 ) 3 C 2 + C C 2 D- arabinosa Degradación de Ruff * El 2 2 oxida el grupo carboxilo a C 2 * Se utiliza para determinación de estructuras de azúcares ó para la síntesis de nuevos azúcares xidación con ácido Nítrico El ácido Nítrico oxida tanto al aldehído como al C 2 terminal de una aldosa a C 2. Los productos de tales oxidaciones son llamados ácidos aldáricos.

9 xidación con ácido Nítrico C C 2 N 3 60 C C 2 C 2 D-Glucosa Acido D-Glucárico (41%) Ácidos Urónicos Los ácidos Urónicos contienen una función aldehído y una función C 2 terminal. C 2 C C 2 Acido D-Glucurónico

10 Formación de sazonas y reacción con hidroxilamina Reacción con Fenilhidrazina *No diferencia por ejemplo glucosa de fructosa

11 Degradación de Wohl con idroxilamina oxima C R N 2 C R N- Ac 2 2 C R N Ag Es la inversa de la síntesis de azúcares de Fischer-Kiliani C R CN Formación de Cianhidrina y Extensión de la cadena de Carbohidratos

12 Extensión de la cadena de carbohidrato La cadena de carbohidrato puede extenderse por la formación de cianhidrina como etapa clave en la formación de un nuevo enlace C C La version clásica de este método es la sintesis de Kiliani-Fischer. α-l-arabinofuranosa C β-l-arabinofuranosa α-l-arabinopiranosa β-l-arabinopiranosa C 2

13 CN Extensión de la cadena de carbohidrato CN CN C + C 2 C 2 C 2 L-Manononitrilo L-Gluconononitrilo CN Extensión de la cadena de carbohidrato C 2, 2 Pd, BaS 4 C 2 C 2 L-Manononitrilo L-Manosa (56% desde L-arabinosa)

14 CN De la misma forma... C 2, 2 Pd, BaS 4 C 2 C 2 L-Gluconononitrilo L-Glucosa (26% desde L-arabinosa) Epimerización e Isomerización de Carbohidratos

15 Formas enólicas de Carbohidratos La enolización de una aldosa modifica la estereoquímica en C-2. Este proceso se denomina epimerización. Los diastereómeros que difieren en la estereoquímica en uno solo de sus centros estereogénicos se denominan epímeros. D-Glucosa y D-manosa, por ejemplo, son epímeros. Epimerización C C C C C 2 D-Glucosa C 2 Enodiol C 2 D-Manosa Este equilibrio puede ser catalizado por hidróxido.

16 Formas enólicas de Carbohidratos El intermediario enodiol puede dar una segunda reacción. Puede permitir la conversión de D-glucosa ó D-manosa (aldosas) a D-fructosa (cetosa). Isomerización C C C 2 C C C C 2 D-Glucosa ó D-Manosa C 2 Enodiol C 2 D-Fructosa

17 Acilación, Alquilación y reacciones generales de Grupos idroxilos de Carbohidratos Reactividad de Grupos idroxilos en Carbohidratos Dan reacciones típicas de alcoholes. Tener en cuenta que hay tres tipos de : * en C 1 generado por el hemiacetal (muy reactivo frente a nucleófilos) *alcoholes secundarios (de C-2 a C-4 por ejemplo en las hexosas) *alcohol primario (C-6 por ejemplo en hexosas) acilación alquilación

18 Ejemplo: Acilación de α-d-glucopiranosa C 2 C 3 CC 2 C 3 C C 3 C + 5 C 3 CCC 3 C 3 C piridina CC 3 (88%) Ac selectivo en C 1 Ac Ac Br/Ac Ac Ac Ac Ac Br Ac Ac a-d-pentaacetilglucosa a-d-1-bromo-tetraacetilglucosa Ac Ac Ac R R Ac 2-deso 3 Ac Ac 2-desoxi -D-glucosa

19 Ejemplo: Alquilación de metil α-d-glucopiranosa C 2 C 3 + 4C 3 I Ag 2, C 3 C 3 C 3 C 3 C 2 C 3 C 3 (97%) Método clásico para determinación del tamaño del anillo El tamaño del anillo (furanosa ó piranosa)ha sido determinada usando la reacción de alquilación. C 2 C 3 C 3 C 3 C 3 C 2 C 3 C 3

20 C 3 C 2 C 3 C 3 C 3 (mezcla de α + β) 2 + C 3 C 3 C 3 C 2 C 3 C 3 C C 3 C 3 C 3 Este C tiene y no C3, por lo que ese es el del anillo C 2 C 3 Reacciones con grupos voluminosos Con Cloruro de tritilo: (C 6 5 ) 3 CCl C(C 6 5 ) 3 C 3 (C 6 5 ) 3 CCl Py Br conc. ó Ac ó Cl (g) en CCl 3 C 3 protección selectiva en primario

21 Condensación con compuestos carbonílicos 1,2-dioles dan 1,3 dioxolano 1,3-dioles dan 1,3 dioxanos 1) Condensación con benzaldehído C 6 5 C, ZnCl 2 C C 6 5 C 3 4,6--benciliden-metil-a-D-glucósido 2)Condensación con acetona 2, CuS α D-galactosa diacetónido C 2 2, CuS 4 α D-glucofuranósido

22 xidación de Carbohidratos con Ácido Periódico La ruptura de un diol vecinal consume 1 mol de I 4. C C I 4 C + C

23 También se escinden con I 4: Compuestos α-idroxi carbonílicos RC C R I 4 C + C La ruptura de compuestos α-hidroxi carbonílicos consume 1 mol de I 4. Uno de los productos es un ácido carboxílico. También se escinden con I 4: Compuestos que contienen 3 C contiguos con grupos R 2 C C CR' 2 I 4 R 2 C + C + R' 2 C Se consumen 2 moles de I 4. Se forma 1 mol de ácido fórmico.

24 Determinación de estructura usando I 4 Distingue entre las formas furanosa y piranosa de metil arabinosa C 2 C 3 C 3 2 vecinos; consume 1 mol of I 4 3 vecinos; consume 2 mol of I 4