คาร์โบไฮเดรท · 2013-11-06 · 13 isomer = 2n n = No. of chiral center...

1

คารโบไฮเดรท

ดร. อนรรฆอร ศรไสยเพชรสาขาวชาเคม คณะวทยาศาสตร

มหาวทยาลยแมโจ 2

-คารโบไฮเดรทเปนสารประกอบอนทรยทมอยเปนจานวนมาก และมหลายชนดในธรรมชาต สวนใหญอยในรป macromolecule เชน แปง glycogen cellulose

-ชนดทอยในรปโมเลกลเลก เชน นาตาลชนดตางๆ

-ทาหนาทสาคญหลายอยางในสงมชวต

- แปงและไกลโคเจนเปนเหมอนเสบยง

- คารโบไฮเดตรทชนดทไมละลายนา เปนโครงสรางของ

ผนงเซลลและเนอเยอยดเหนยว

- หลอลนขอกระดก ยดเซลลในเนอเยอตางๆ

3

What is carbohydrate?

• Carbon + H2O

• Polyhydroxy aldehydes, ketones and their derivatives, and the polymer derived from these compounds

4

การจาแนกคารโบไฮเดรทคารโบไฮเดรทอาจจาแนกไดเปน 3 กลมใหญๆ ตามขนาดโมเลกลดงน

1. โมโนแซคคาไรด (monosaccharides) เปนหนวยทเลกทสดของคารโบไฮเดรท มสตรอยางงาย (empirical formula) คอ (CH2O)n โดย n มจานวนตงแต 3 ขนไป (ทพบมากคอ 5 และ 6 แตอาจมคาไดถง 9)

2. โอลโกแซคคาไรด (oligosaccharides) เปนโพลเมอรทประกอบไปดวยโมโนแซคคาไรดในชวง 2-20 หนวย ท รจกกนดคอ พวกทประกอบดวยโมโนแซคคาไรด 2 หนวย เชน นาตาลซโครส นาตาลมอสโตส เปนตน

3.โพลแซคคาไรด (polysaccharides) เปนโพลเมอรทประกอบดวยโมโนแซคคาไรดมากกวา 20 หนวย

5

Glycoconjugates หมายถง อนพนธของคารโบไฮเดรทซงมโมเลกลของคารโบไฮเดรทไปจบกบเปปไทด โปรตน หรอไขมนดวยพนธะโควาเลนท ตวอยางอนพนธเหลาน เชนโปรตโอไกลแคน เปปตโดไกลแคน ไกลโคโปรตนและไกลโคไลปด เปนตน

Glycan โดยทวไปเรยกสารประกอบคารโบไฮเดรตทเปนโพลเมอรวาไกลแคน

Homoglycan หมายถงโพลเมอรทอาจประกอบดวยโมโนแซคคาไรดชนดเดยว

Heteroglycan ประกอบดวยโมโนแซคคาไรดหลายๆ ชนด

ชอเรยกอนทหมายถงคารโบไฮเดรท

6

โมโนแซคคาไรด(Monosaccharide)

“โมโนแซคคาไรด” เปนสารประกอบจาพวกอลดไฮดหรอคโตนทมหมไฮดรอกซลตงแต 2 ขนไป(polyhydroxy ldehydes/ketones)

โมโนแซคคาไรดแบงไดเปน 2 กลมใหญคอ1. กลมอลโดส (aldoses) ซงเปน polyhydroxy aldehydes2. กลมคโตส (ketoses) ซงเปน polyhydroxy ketones

7

Monosaccharide แบงออกเปนสองประเภท

• กลม aldoses ซงเปน polyhydroxy aldehydeC ทมความเปน oxidized carbon atom มากทสดจะ

นบเปน C-1 ถาเขยน fisher projection จะอยบนสด• กลม ketose ซงเปน polyhydroxy ketones

C ทมความเปน oxidized carbon atom มากทสดปกตจะอยทตาแหนง C-2

8

Aldose & Ketose

9

Carbon Formula/name aldose ketose

3

4

5

6

7

C3H6O3

C4H8O4

C5H10O5

C6H12O6

C7H14O6

Glyceraldehydes

Erythrose

Ribosexylose

GlucoseGalactose

-

Dihydroxyacetone

Erythrulose

RibuloseXylulose

FructoseTagatose

Sedoheptulose

ตวอยาง Aldose & Ketose

10

-โมโนแซคคาไรดทมขนาดเลกทสดคอ ไตรโอส (triose) เปนนาตาลทมคารบอน 3 ตว สารประกอบ ทมคารบอนหนงหรอสองอะตอมและมสตรทวไปเปน (CH2O)n จะไมมคณสมบตของคารโบไฮเดรท เชน มรสหวาน มความสามารถในการเกดผลก สารประกอบอลโดไตรโอสทรจกกนดคอ กลเซอรอลดไฮด ซงมความเปนไครล โดยตาแหนง C-2 มหมทแตกตางกน 4 หมมายดจบอย

-สวนคโตโตรโอสไดแก สารประกอบไดไฮดรอกซอะซโตน ไมเปนไครลเนองจากไมม asymmetric carbonโมโนแซคคาไรดตวอนๆ ทมคารบอนมากกวา 3 ทกตวมความเปนไครล

11

โมโนแซคคาไรดทมขนาดเลกทสด (3 C) คอกลเซอรอลดไฮด และ ไดไฮดรอกซอะซโตน

wiz2.pharm.wayne.edu/biochem/enzyme_cofactors.ppt , By Henry Wormser12

D,L-isomers (stereochemical designation)

กลเซอรอลดไฮดมสเตอรโอไอโซเมอร (stereoisomer) 2 แบบ คอ D- และ L-isomer การกาหนด D- และ L-isomer ของโมโนแซคคาไรดจะยดจากสมบตของกลเซอรอลดไฮดเปนหลกกลเซอรอลดไฮดทสามารถหมนระนาบแสงโพลาไรซไปทางขวามอ (dertrorotatory) จะกาหนดใหเปน D-isomer สวนกลเซอรอลดไฮดทหมนระนาบแสงโพลาไรซไปทางซาย (levorotary) กาหนดใหเปน L- isomer

http://web.indstate.edu/thcme/mwking/carbohydrates.html

13

isomer = 2n n = No. of chiral center

อลโตสและคโตสทมขนาดใหญขนอาจมองไดวาเปนการขยายขนาดของโมเลกลกลเซอรอลดไฮดและไดไฮดรอกซอะซโตน โดยมไครล H-C-OH แทรกเพมขนทางดาน primary alcohol group (ดาน CH2OH)

http://www.cem.msu.edu/~cem252/sp97/ch18/ch18s16.GIF 14

Aldose

โครงสรางอลโดสทมคารบอน3-6 อะตอม

wiz2.pharm.wayne.edu/biochem/enzyme_cofactors.ppt, By Henry Wormser

15

Ketose

โครงสรางคโตสทมคารบอน3-6 อะตอม

wiz2.pharm.wayne.edu/biochem/enzyme_cofactors.ppt,By Henry Wormser 16

The D enantiomers of sugars predominate in nature.

คของอแนนทโอเมอรจะเปนภาพในกระจกซงกนและกน (mirror image) นนคอ การจดเรยงตวของ chiral carbon จะตรงขามกนตวอยางเชน หมไฮดรอกซลทจบกบคารบอนท 2, 3, 4 และ 5 ของ D-กลโคสจะชไปทางขวา ซาย ขวาและขวา ตามลาดบ ถาเปนL-กลโคสจะกลบกนคอชไปทางซาย ขวาซายและซาย อแนนทโอเมอรของนาตาลแบบD เปนแบบทพบมากในธรรมชาต

http://www.chem.uab.edu/Muccio/CH461/Chapter_08_Fall2002.pdf

Enantiomer

isomer = 2n n = No. of chiral center

17wiz2.pharm.wayne.edu/biochem/enzyme_cofactors.ppt, By Henry Wormser

18

นาตาลทมการจดเรยงตวเหมอนกน ยกเวนไครลคารบอนเพยงตวเดยวเทานนทจดเรยงตวตางกน เราเรยกนาตาล 2 ชนดนวาเปนคอพเมอรซงกนและกน ตวอยางเชน

Enantiomers & Epimers

19

D-กาแลคโตสและ D-กลโคสเปนคอพเมอรทคารบอนตาแหนงท 4D-แมนโนสและ D-กลโคส เปนคอพเมอรกนทคารบอนตาแหนงท 2โดยท D-แมนโนสไมไดเปนคอพเมอรกบ D-กาแลคโตส

20

1.Acyclic system

Wedge-Slash formulaFischer projections

Fischer projections Wedge-Slash formula

Structural Representation

21

Fischer VS Haworth Projection

Fischer Haworthhttp://web.indstate.edu/thcme/mwking/carbohydrates.html

2. Cyclic system

22

เมอสารประกอบแอลกอฮอลทาปฏกรยากบสารประกอบอลดไฮดจะไดสารตวใหมคอ เฮมอะเซทล (hemiacetal) หรอถาทาปฏกรยากบคโตนจะไดสารประกอบเฮมคทลโดยออกซเจนอะตอมทหมคารบอนลของสารประกอบอลดไฮดมคาอเลกโตรเนกะตวตสงกวาคารบอนอะตอม ดงนนจะดงอเลคตรอนเขาหาตวเองไดดกวา ทาใหคารบอนอะตอมมความเปนขวบวก เมอเจอกบออกซเจนอะตอมของสารประกอบแอลกอออลท มอเลกตรอนคอสระจงสามารถรบอเลกตรอนท ใชรวมกบไฮโดรเจนอะตอมมาทดแทน ทาใหไฮโดรเจนอะตอมหลดออกไปในสภาพไอออน คารบอนอะตอมทหมคารบอนลเมอรบอเลกตรอนมาจะทาใหพนธะค C = O มอเลกตรอนมากเกนมสภาพไมเสถยร จงถายเทอเลกตรอนใหกบไฮโดรเจนอออนเกดพนธะขนและไดสารประกอบเฮมอะซทลดงรปสวนสารประกอบเฮมคทลกเกดปฏกรยาในทานองเดยวกน


Hemiacetals/Hemiketals

23

“Intramolecular hemiacetals/hemiketals” นาตาลอลโดสทมคารบอนอะตอมอยางนอย 5 อะตอม และนาตาลคโตสทมคารบอน อะตอมอยางนอย 6 อะตอม คารบอนลคารบอนและหมไฮดรอกซลภายในโมเลกลเดยวกนสามารถเกดปฏกรยากนเอง(Intramolecular reaction) ไดสารประกอบ cyclic hemiacetal และcyclic hemiketal ตามลาดบ

สารประกอบไซคลกทไดนอาจมโครงสรางเปนแบบ "pyran" (six-membered ring) หรอ "furan" (five-membered ring) จงเรยกวานาตาล "pyranose" และ "furanose" ตามลาดบ

โครงสรางวงแหวนเปนสารประกอบประเภท heterocyclic เนองจากมออกซเจนอะตอม 1 อะตอม ซงมาจากหมไฮดรอกซลเปนสวนหนงของวงแหวนดวย

Cyclization

24

"pyran" (six-membered ring) and "furan" (five-membered ring)

Cyclic sugar

25

Cyclization of glucose

http://www.chem.uab.edu/Muccio/CH461/Chapter_08_Fall2002.pdf26

Cyclization of ribose


27

Glucose

Fructose

http://www.stark.kent.edu/~cearley/PChem/sugar/CyclicF5.gif28


29wiz2.pharm.wayne.edu/biochem/enzyme_cofactors.ppt,

By Henry Wormser 30

New chiral center 2 stereoisomer

(anomers)

คารบอนอะตอมในโมเลกลของโมโนแซคคาไรดในรปวงซงถกออกซไดซไดงายทสดคอคารบอนทจบกบออกซเจนสองอะตอม ซงคารบอนทตาแหนงนจะเรยกวา"อะโนเมอรกคารบอน (anomeric carbon)" คารบอนนจะจบกบหมทแตกตางกน4 หม ดงนนจงจดเปนไครลคารบอนโดยมการจดเรยงตว 2 แบบ คอ และ แตละไอโซเมอรจะเรยกวา "Anomer"

http://www.mansfield.ohio-state.edu/~sabedon/biol1025.htm#monosaccharide

Alpha-/beta-anomers

31

การจดเรยงตวของคารบอนอะตอมในโมเลกลของโมโนแซคคาไรดเปนแบบ tetrahedral (มมมระหวางพนธะเกอบ 110) ดงนนวงแหวนของโมโนแซคคาไรดจงไมอยในแนวระนาบ (2 มต)

วงแหวนไพราโนสมรปแบบการจดเรยงตวในสามมตได 2 แบบคอ แบบเกาอ (chair) และแบบเรอ (boat) ไพราโนสแตละตวสามารถจดเรยงตวในแบบเกาอได 2 แบบและแบบเรอ 6 แบบ เนองจากการจดเรยงตวของหมแทนทในแบบเกาอจะทาใหมการผลกกนนอยทสด ดงนนโดยทวไปรปแบบเกาอจงมความเสถยรมากกวาแบบเรอ

วงแหวนฟวราโนสอาจมการจดเรยงตวแบบรปจดหมาย (envelope) ซงมอะตอมหนงในหาทอยนอกระนาบและอะตอมอกสอะตอมอยในระนาบ หรอในรปแบบบด (twist) ซงมอะตอมในวงแหวน 2 อะตอมทอยนอกแนวระนาบ ฟวราโนสแตละตวจะม conformation แบบซองจดหมายได 10 แบบและแบบบดได 10 แบบเชนกน

Pyranose/furanose conformation

32

Chair and boat conformations of a pyranose sugar

2 possible chair conformations of β-D-glucose


33

Monosaccharide Derivatives

34

Glucose

Derivatives

35

สงมชวตจะนาโมโนแซคคาไรดไปใชในรปของอนพนธฟอสเฟตเอสเทอรนาตาลไตรโอสฟอสเฟต ไรโบส-5-ฟอสเฟตและกลโคส-6-ฟอสเฟต เปนนาตาลฟอสเฟตเอสเทอรแบบงายสวนกลโคส-1-ฟอสเฟตเปนเฮมอะซทลฟอสเฟตซงทาใหมนมความวองไวตอปฏกรยามากกวา http://www.chem.uab.edu/Muccio/CH461/Chapter_08_Fall2002.pdf

Phosphate Sugar

36

Several sugar esters important in metabolism


37

มหม –OH ทถกแทนทดวย H


Deoxy Sugar

6-deoxy-L-galactose

-L-Rhamnose38

เปนนาตาลทมหมอะมโนแทนทหมไฮดรอกซลหมใดหมหนงของโมโนแซคคาไรด บางครงหมอะมโนนจะถก acetylated


Amino sugar

39wiz2.pharm.wayne.edu/biochem/enzyme_cofactors.ppt, By Henry Wormser 40

เกดขนโดย Carbonyl oxygen ในโมโนแซคคาไรดถกรดวซไดเปน polyhydroxy alcohol


Sugar Alcohol

41

• Mannitol is used as an osmotic diuretic• Glycerol is used as a humectant and can be nitrated to nitroglycerin• Sorbitol can be dehydrated to tetrahydropyrans and tetrahydrofuran

compounds (sorbitans)• Sorbitans are converted to detergents known as spans and tweens (used in

emulsification procedures)• Sorbitol can also be dehydrated to 1,4,3,6-dianhydro-D-sorbitol (isosorbide)

which is nitrated to ISDN and ISMN (both used in treatment of angina)


Sugar alcohols are very useful intermediates

42

Sugar acidกรดคารบอกซลกไดจากการเกด

ออกซเดชนของคารบอนตาแหนงท 1 ของนาตาลอลโดสไดเปนกรดอลโดนก(aldonic acid) หรอโดยการเกดออกซ เ ด ช นท ค า ร บอนอะตอมทตาแหนงทายสด (คารบอนอะตอมทมprimary alcohol) ไดเปนกรดอลดโรนก(alduronic acid)

ในสภาพสารละลายท เ ปนดางกรดอลโดนกจะอยในรปของโครงสรางเปด และในสภาพท เปนกรดจะเกดปฏกรยาเอสเทอรฟเคชนภายในโมเลกลระหวางหมคารบอกซลและไฮดรอกซล ไดเปนสารประกอบแลคโทน (lactones)


www.themegallery.com,

วตามน C หรอ Ascorbic acid

เปนสารประกอบทม 6 คารบอนมาอยใกลชดกบกลโคส

44

Glycoside & Glycosidic linkage

Disaccharide และ glycoside อนๆ

Oligosaccharide

45

พนธะไกลโคซดก (glycosidic bond) เปนพนธะทเชอมระหวางโมโนแซคคาไรดในโอลโกแซคคาไรดและโพลแซคคาไรดทกชนด พนธะไกลโคซดกเปน acetal linkage ซงอะโนเมอรกคารบอนของนาตาลเกดการรวมตวกบแอลกอฮอล (alcohol) เอมน (amine) หรอไทออล (thiol) ตวอยางเชนกลโคไพราโนสจะทาปฏกรยากบเมทธานอลในสารละลายทเปนกรดไดสารประกอบอะซทล (acetal) ดงรปสารประกอบทม glycosidic bond รวมเรยกวาสารประกอบไกลโคไซด ซงรวมถงไดแซคคาไรดโพลแซคคาไรดและอนพนธของคารโบไฮเดรทบางตว


Glycoside

46

Condensation reactions: acetal and ketal formation


47

Glycosidic/acetal linkage

48

The anomeric forms ofmethyl-D-glucoside


49

โครงสรางของไดแซคคาไรด

- การเกดไดแซคคาไรด อะโนเมอรกคารบอนของนาตาลตวหนงสามารถเกดพนธะอะซทล กบหมไฮดรอกซลทตาแหนงใดๆ ของนาตาลอกโมเลกลได ดงนนในการกลาวถงไดแซคคาไรด หรอ โพลเมอรของคารโบไฮเดรทอนๆ จงมความสาคญเปนอยางยงทจะตองระบถง ชนดของ โมโนแซคคาไรดรวมถงตาแหนงอะตอมทเกดพนธะไกลโคซดก

- ดงนนในการเรยกชอของ คารโบไฮเดรทโพลเมอรจะตองบอกตาแหนงอะตอมทมการเชอมตวกน รปแบบ (configaration) ของพนธะ ไกลโคซดกและชอของโมโนแซคคาไรดแตละตว(รวมถงการบอกวาเปนวงแหวนไพราโนส หรอฟวราโนส) 50

โครงสรางและตวอยางการเรยกชอนาตาลไดแซคคาไรด 4 ชนด ทพบไดบอยๆ

ดงนนชอของมอลโตสคอ -D-glucopyranosyl-(1 4)-D-glucose จากรปจะสงเกตไดวากลโคสโมเลกลทอยทางซายมอซงอะเมอรกคารบอนของมน จะสราง พนธะไกลโคซดกกบอกโมเลกลหนงจะถกจบยดไวโดยมรปแบบเปน-configaration ในขณะทกลโคส โมเลกลทสองทอยทางขวามอจะมรปแบบทเปลยนแปลงไดอยางอสระคอ มรปแบบไดทง , และ โครงสรางแบบเปด โครงสรางทแสดงในรปท เปน -ไพราโนส ซงเปนรปแบบทพบวา มปรมาณมากทสด

มอสโตส เปนไดแซคคาไรดทไดจากการยอยสลายแปงมอลโตสประกอบดวย D-glucose 2 หนวยจบกนดวยพนธะ -glucosidic ซงเชอมระหวาง C-1 ของน าตาลตวแรกกบออกซเจน อะตอมทจบอยกบ C-4 ของนาตาลตวทสอง

-anomer of maltose( -D-glucopyranosyl-(1 4)-D-glucose)

51

เซลโลไบโอส (cellobiose; -D-glucopyranosyl-(C1 4)-D-glucose) ประกอบดวย นาตาลกลโคส 2 หนวยเชนกน พบในโครงสรางของเซลลโลส ความแตกตางของ เซลโลไบโอสและมอลโตสอยทพนธะไกลโคซดกโดยในเซลโลไบโอสเปนแบบ สวนในมอลโตส เปนแบบ กลโคสโมเลกลทอยทางขวามอจะมรปแบบทเปลยนไปเปลยนมาระหวาง , และโครงสราง แบบเปด

anomer of cellobiose( -D-glucopyranosyl-(C1 4)-D-glucose)

1 4

52

แลคโตส ( -D-galactopyranosyl-(1 4)-D-glucose)เปนนาตาลทพบมากในนานม นาตาล แลคโตสเปนคอพเมอรกบนาตาลเซลโลไบโอส -anomer ของแลคโตสทพบในธรรมชาตจะม ◌ความหวานและความสามารถในการละลายดกวารปแบบ -anomer

anomer of lactose( -D-galactopyranosyl-(1 4)-D-glucose)

53

1

2

ซโครส ( -D-glucopyranosyl-(1 2)- -D-fructofuranoside) เปนนาตาลไดแซคคาไรด ทพบมากทสดในธรรมชาต เปนนาตาลทสงเคราะหในพชเทานน ซโครสประกอบดวย นาตาล 2 ชนด คอกลโคสและฟรคโตสจบยดกนทตาแหนงอะโนเมอรกคารบอนทงค ดงนนทง กลโคไพราโนสและฟรคโตฟวราโนสจะม Configuration ทคงท

Sucrose( -D-glucopyranosyl-(1 2)- -D-fructofuranoside)

54

โมโนแซคคาไรดและนาตาลไดแซคคาไรดสวนใหญจะมหมคารบอนลซ งจะถกออกซไดซไดงาย คารโบไฮเดรทเหลานจดเปนกลมทเรยกวา นาตาลรดวซ(reducing sugars) สวนคารโบไฮเดรททไมสามารถถกออกซไดซไดเนองจากอะโนเมอรกคารบอนทงคถกจบยดไวโดยพนธะไกลโคซดก เชน นาตาลซโครสจดวาเปน Nonreducing sugars

Reducing/Nonreducing sugar

55

ตรวจสอบปรมาณ ไดโดยอาศยคณสมบตของมนทสามารถรดวซโลหะอออน เชน Cu2+ หรอ Ag+ ไดผลตภณฑ ทไมละลายนา

คณสมบตในการรดวซโลหะอออนนนนอกจากจะใชเพอตรวจสอบปรมาณแลว ยงสามารถ ใช ◌ในการบอกตาแหนง ทศทางของหนวยยอยในคารโบไฮเดรทโพลเมอรได ในโพลแซคคาไรดทเปน สายตรง (linear chain) ในหนงโมเลกลจะมปลาย reducing end 1 หนวย (เปนโมโนแซคคาไรดทม อะโนเมอรกคารบอนทอสระ) และปลายทเปน nonreducing end 1 หนวย สวนโพลแซคคาไรดทมโครงสรางเปนกงกาน (branched) ในหนงโมเลกลจะมปลายทเปน nonreducing endมากมายตาม จานวนกงกานทม แตจะมปลาย reducing end เพยงตาแหนงเดยวเทานน

56

57

http://www.cem.msu.edu/~cem252/sp97/ch18/ch18s16.GIF

Reducing power

58

โพลแซคคาไรด

แบงเปน 2 กลมใหญๆ คอ โฮโมไกลเแคน (Homoglycans)หรอโฮโมโพลแซคคาไรด ซงเปน โพลแซคคาไรดทประกอบดวยโมโนแซคคาไรดเพยงชนดเดยว และเฮทเทอโรไกลแคน (heteroglycans)ซงประกอบดวยโมโนแซคคาไรดมากกวา 1 ชนด

59

โพลแซคคาไรด จะแตกตางจากโปรตน ซงความยาวจะถกกาหนดโดยจโนมจงมความยาวทแนนอน แตโพลแซคคาไรด ไมมเทมเพลทในการสราง ดงนนความยาวและองคประกอบอาจมความแตกตางกนในโมเลกลกลม เดยวกน หรอทเรยกวาเปน polydisperse

ในการแบงกลมโพลแซคคาไรดอาจแบงตามบทบาทหนาทกได เชน เปนโพลแซคคาไรดททา หนาทเกบสะสมอาหาร (storage) เชน แปงและไกลโคเจน หรอทาหนาทเปนโครงสราง เชน เซลลโลสและไคตน

60

แปงและไกลโคเจน

D-glucose ซงเปนแหลงพลงงานสาคญในสงมชวตจะถกสะสมอยภายในเซลลในรปของโพลเมอร โฮโมไกลแคนของกลโคสททาหนาทสะสมพลงงานในพชและราคอแปง และในสตวคอไกลโคเจน ทงแปงและไกลโคเจนสามารถพบไดในแบคทเรย

ไกลโคเจนเปนโพลแซคคาไรดทพบในสตวและแบคทเรยเปนโพลเมอรทมกงกานมาก พนธะทจบยดกนกเหมอนกบอะไมโลเพคตน แตปรมาณกงกานจะมากกวาคอ มกงททกๆ 8-12 หนวย แตความยาวกงสนกวา โดยทวไปโมเลกลไกลโคเจนจะใหญกวาโมเลกลแปงคอมกลโคสประมาณ 50,000 หนวย ในสตวเลยงลกดวยนมจะสะสมไกลโคเจนในตบและทกลามเนอ

61 62

Amylose

ในพชจะพบแปงในรปของอะไมโลสและอะไมโลเพคตนสะสมอยในเมดแปง (granules) ซงมเสนผาศนยกลางในชวง 3-100 mm

อะไมโลสประกอบดวยกลโคส 100-5000 หนวย มโครงสรางเปนสายโซตรง (linear) มกงกานบางเลกนอย โมเลกลเชอมตอกนดวยพนธะ - (1 4) glucosidicแมวาอะไมโลสจะไมละลายนาแตสามารถเกด hydrated aggregates ไดและจะมโครงสราง แบบเกลยว (helical structure)

63

Amylopectin

อะไมโลเพคตนมกงกาน โดยสายกง จะถกเชอมตอดวยพนธะ - (1 6) glucosidicโดยมคาเฉลยของการเกดโซกงททกๆ ประมาณ 25 หนวยของกลโคส และสายโซกงมความยาวเฉลย 15-25 หนวยกลโคส

64

โมเลกลแปงถกยอยสลาย ไดโดยเอนไซมกลมอะไมเลส โดย - amylaseจะยอยสลายพนธะ - (1 4) ภายในโมเลกลแปงแบบสมสวน - amylase จะยอยโมเลกลแปงจากปลายดาน non reducingเขามาทละ 2 หนวยกลโคส

ผลตภณฑทเหลอจากการยอยดวยกลมเอนไซมอะไมเลส เรยกวา "limit dextrin" ซงสามารถยอยสลายตอไดโดยใช debranching enzymes ซงยอยพนธะ - (1 6) ได

65

เซลลโลสและไคตน

ผนงเซลลของพชมเซลลโลสเปนองคประกอบหลก เซลลโลสเปนโพลเมอรของกลโคส ทจบยดกนดวยพนธะ -glycosidic เซลลโลสมขนาดตางๆ กนคอมไดตงแต 300 ไปจนถง 15,000 หนวยกลโคส การทมนยดกนดวยพนธะ -glycosidic ทาใหเซลลโลสมโครงสรางท rigid, extended conformation แตละหนวยกลโคสสามารถหมนทามม 180 OC กบกลโคสทอยขางๆ กน พนธะไฮโดรเจนทงภายในและระหวางโมเลกลทาใหเซลลโลสมลกษณะเปนกลมกอน (bundles/fibrils)ซงไมละลายนาและมความแขงแรงมาก

66

67

ไคตนเปนโพลแซคคาไรดแบบโฮโมไกลแคนทพบในโครงสรางของแมลง กง ป รวมถงในผนง เซลลของราและสาหรายหลายๆ ชนดโครงสรางของไคตนจะคลายคลงกบเซลลโลส โดยไคตน ประกอบดวย -(1 4)-N-actylglucosamine (GlcNAc) แตละหนวยสามารถหมนทามม 180 OCกบหนวยยอยทอยขางๆ โมเลกลทอยใกลกนจะสรางพนธะไฮโดรเจนระหวางกนทาใหได fibrils ทมความแขงแรงมาก

68

คณสมบตของนาตาล

1. ออกซเดชน (Oxidation) เมอแอลกอฮอลถกออกซไดซจะเปนอลดไฮด และถาออกซไดซอลดไฮดจะไดกรดคารบอกซลค ในโมเลกลของนาตาลมทงหมไฮดรอกซล (โดยเฉพาะหม ไฮดรอกซลททาหนาทเปนไพรมารแอลกอฮอล)และอลดไฮด ดงนนทงสองหมนจง สามารถออกซไดซใหเปนกรดได การออกซไดซโมเลกลของนาตาลดงกลาวจงมได 3 แบบดงน

69

1.1 ออกซไดซหมอลดไฮดเพยงหมเดยว จะไดกรดทมชอเรยกกนทวๆ ไปวาAldonic acid การออกซไดซโดยวธนจะตองใชสารละลายโบรมนในดาง (Br2+NaOH) เปนออกซไดซซงกเอเจนต (Oxidizing agent) ดงสมการ

70

1.2 ออกซไดซหมไพรมารแอลกอฮอลเพยงหมเดยว จะไดกรดทมชอเรยกกนวา Alduronic acid หรอ Uronic acid การออกซไดซโดยวธนเปนการออกซไดซทางออม (Indirect oxidation) ดงสมการ

71

1.3 ออกซไดซทงหมอลดไฮดและไพรมารแอลกอฮอล จะไดกรดทมหมคารบอก ซลก 2 หมอยทปลายทงสองขางของโมเลกล กรดทไดนมชอเรยกกนทวๆ ไปวา Aldaric acid หรอ Glycaric acid ออกซไดซซงกเอเจนตทสามารถออกซไดซทงหมอลดไฮด และไพรมาร แอลกอฮอลกคอ กรดไนตรกเขมขน ดงสมการ

72

2. รดคชน (Reduction) เมอหมอลดไฮดหรอคโตถกรดวซดวยรดวซเอเจนต จะไดผลต ผล เปนแอลกอฮอล นาตาลในโมโนแซคคาไรดมหมทงสองนอยในโมเลกล ดงนนจงสามารถถก รดวซใหผลตผลเปนนาตาลแอลกอฮอล (Alcohol sugar)รดวซซงกเอเจนตทนยมไดแก กาซไฮโดรเจนทความดนสงๆ โดยมโลหะเปนตวเรง(Metal catalyst) เชน พลาตนมหรอโซเดยมอะมลกม เปนตน

73

3. ปฏกรยากบกรด เมอใหน าตาลทาปฏกรยากบกรดแกทอณหภมสงๆ จะไดสารประกอบทมโครงสราง ทมโครงสรางเปนรปวงแหวน ทงนเพราะนาตาลเกดปฏกรยาไซไคลเซชน (Cyclization) จากการสญเสย โมเลกลของนากลายเปนสารประกอบเฟอรฟวราล (Furfural)หรออนพนธของเฟอรฟวราล (Furfural derivative) สารประกอบเฟอรฟวราลทเกดขนนสามารถทาปฏกรยาไดกบสารพวกฟนอล (Phenol) หลายชนดเกดเปนสารประกอบทมส

ดงนนปฏกรยานจงนามาใชประโยชนในการตรวจหานาตาลได ปฏกรยาระหวางนาตาลกบกรดเปนไปตามสมการขางลางน

74

75

4. ปฏกรยากบดาง

4.1 เมอใหน าตาลอยในสารละลายของดางออน เชน Ca(OH)2 หรอ Ba (OH)2นาตาลกลโคสจะเปลยนไปเปนฟรคโตสและแมนโนสได หรอกลโคส ฟรคโตสและแมนโนส จะเปลยนโครงสรางไปมาระหวางกนได การเปลยนแปลงนจะเกดขนตรงคารบอนอะตอมท 1 (C1) และ 2 (C2) เทานนเนองจากนาตาลทง 3 ชนดดงกลาวมโครงสรางตงแต C3 ถง C6 เหมอนกนเมอมการเปลยนแปลงตรงคารบอนทมโครงสรางตางกน จงยอมทาใหมนสามารถ เปลยนไปเปนนาตาลอกชนดหนงได การเปลยนแปลงโครงสรางไปมาระหวางนาตาลทง 3 ชนดนจะผานทาง Enol form ซงเปนสารตวกลาง ของปฏกรยานกอน เราเรยกการเปลยนแปลงในลกษณะนวา Lobry de Bruyn Transformation

76

4.2 เมอใหน าตาลอยในสารละลายของดางแก เชน NaOH หรอ KOHนาตาลจะเกดการ เปลยนแปลงโครงสรางหลายอยาง ทาใหน าตาลมความวองไวตอการปฏกรยามากกวาในสารละลายทเปนกรด ดงนนการทดสอบคณสมบตการรดวซของนาตาล จงนยมทาในสารละลายทมดางแก อยดวยเสมอ

77

(alpha)- and (beta)-D-Glucopyranose [1,2]

(alpha)- and (beta)-D-Glucofuranose [3,4]

Carbohydrate Nomenclature

78

1,2,3,4,6-Penta-O-acetyl- (alpha) -D-Glucopyranose [5]

4-O-acetyl-1,2-di-O-benzoyl-6-O-p-tolylsulfonyl- (alpha) -D-galactopyranose [6]

79

Methyl- (alpha) -D-mannopyranoside [9]

Glycosides

O-(6-O-Methyl- (alpha) -D-Galactopyranosyl)-(1 4)- (alpha) -D-Galactopyranose [19]

80

81

Methyl-6-Deoxy- (alpha) -D- mannopyranoside [10]

6-Amino-6-deoxy- (alpha) -D-glucopyranose [11]

6-Deoxy-6-iodo- (beta) -D-galactopyranose [12]

82

dihydroxyacetone

83

คาร์โบไฮเดรท · 2013-11-06 · 13 isomer = 2n n = No. of chiral center...

Documents

Transcript of คาร์โบไฮเดรท · 2013-11-06 · 13 isomer = 2n n = No. of chiral center...