Instituto Politécnico Nacional Escuela Nacional de Ciencias

Biológicas

Químico Bacteriólogo parasitólogo

Lab. Química Bioorgánica

Poder reductor, formación de osazonas y síntesis de

pentaacetato de αβ-D-Glucosa

Practica 7

ANTECEDENTES La técnica fue desarrollada por Emil Fischer, un químico

alemán, para identificar diferentes azúcares. Fischer fue capaz de diferenciar los tipos de azúcar mediante el estudio de los cristales que se formaron a partir de su

procedimiento.

4

Introducción.

Carbohidratos (Hidratos de Carbono o

Glúcidos)

Biomoléculas esenciales

Abundantes en Naturaleza

Plantas

Animales

ComposiciónC, H, O (CH2O)n

Clasificación Química

Polihidroxicetonas

Polihidroxialdehídos

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Funciones

Fuente de Energía

Reserva Energética

Participan Estructuralm

ente

Conjunto con

Proteínas

Funciones:- Transport

e- Enzimas- Hormonal- Receptor

es- Glucoproteínas- Glucolípidos- Glúcidos de los

ácidos nucleicos

Objetivos: comprender el concepto de poder reductor, sus

aplicaciones y finalmente poner en evidencia el poder reductor de algunos carbohidratos.

destacar la importancia de la formación de osazonas, para llevar a cabo la identificación de azúcares.

aplicar la reacción de acetilación sobre los grupos de oxidrilo de un monosacárido

Oxidación de carbohidratos (azucares reductoras)Los carbohidratos se definen como aldehídos o cetonas polihidroxilados Monómeros (azucares) Polímeros (carbohidratos)

Monosacáridos Oligosacáridos Polisacáridos Aldosas Cetosas Disacáridos

Glucosa Lactosa Almidón

Fructosa Sacarosa

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Ejemplos.

Ribosa Ribulosa

Pentosas

Glucosa Manosa GalactosaHexosas

(Aldosas)

Hexosa (Cetosa)

= Aldohexosas

= Cetohexosa

Configuración

Proyección de Fischer Proyección de Haworth

Azucares D, l.

Epímeros

Anómeros O

O H

H

CHO

O

H

O O H

H

ANOMERO a ANOMERO ß

Reacciones: Condensación e Hidrolisis

Ejemplo de condensaciónEnlace glucosidico

Ejemplo de hidrolisis

Pérdida de [H] → Ganancia de O = OXIDACIÓN

Ganancia de [H] → Pérdida de O = REDUCCIÓN

Poder reductor y formación de osazonas

[H]

[O]

Poder reductor y formación de osazonas

Mecanismo de formación de osazonas *

REACCIONES DE IDENTIFICACIÓN

Reacción con reactivo FehlingCHO

OHH

OHH

OHH

OH

+ Cu

O

OO

O

CO2

CO2

O2C

O2C

6Na

CHO

OHH

OHH

OHH

OH

6

+ Cu2O + H2O

Ribosa Complejo de tartrato de cobre producto de oxidación de ribosa

El reactivo de fehling consta de : Fehling A :CuSO4 disuelto en H2O Fehling B:NaOH y tartrato Na-K disueltos en H2O.

Mecanismos de reacción

Formación de Osazonas

C

C

C

2HC

OH

OHH

OH

OH)n(H NaHSO3 acuoso

C

C

C

2HC

NH

NH

OH

OH)n(H

N

N

H

H

+ NH3 + PhNH2 + H2O

HN

H2N

REACCIÓN GENERAL

MECANISMO

OHHHHOOHHOHH

CH2OH

OHS

OHO

O

Na

OHHHHOOHHOHH

CH2OH

OH

OHHHHOOHHOHH

CH2OH

OHH NHH2N

OHHHHOOHHOHH

CH2OH

OH HN

N

HH

OHHHHOOHHOHH

CH2OH

O HN

NH

H

H

HH

NaSO3OHHHOOHHOHH

CH2OH

HN

NH

H

OHHHOOHHOHH

CH2OH

HN

NH

H

H2O

OHHHOOHHOHH

CH2OH

HN

NH

H

OHHOOHHOHH

CH2OH

H2N

NHH

NHHOOHHOHH

CH2OH

NHH

HN

NHHOOHHOHH

CH2OH

NHH

HN

NH3

HN

H2N

NHHOOHHOHH

CH2OH

NHH

HN

NHHOOHHOHH

CH2OH

NH

HN

HN

Síntesis de pentaacetato de a alfa-β-D-glucosa

OOH

OH

OH

HOHO

+

O O

O

Anhidrido Acético

Acetato de sodio anhidro

O

OAc

OAc

OAc

AcOAcO

Pentaacetato de B-D-Glucosa

B-D-Glucosa

O

O

Na

MECANISMO

OO

HO

HOHO

OH

H

B-D-glucosa

O

O

Na

Acetato de sodioOH

O

+O

O

HO

HOHO

OH

O

O O

OO

HO

HOHO

OH

O

O O

O

O

H

OO

HO

HOHO

OH

O

O OH+

O

O

Na

O

HO

HOHO

OHOH

O

+O

O

OHO

HO

H

O

HO

O

O

O

OO

OHO

O

H

O

HO

O

OO

O

OO

OO

O

H

O

HO

O

OO

O

O O

O

OO

O

H

O

O

O

OOO

O

O OO

O

OO

O

H

O

O

O

OOO

O

B-D-glucosa

Reactivos

Propiedades fisicoquímicas de reactivos • Peso Molecular: 180.16 g/mol• Estado/Color/Olor: Sólido/Incoloro/Inodoro• Punto de Fusión: 146 °C• Solubilidad:

Glucosa

Peso Molecular: 180.16 g/molEstado/Color/Olor: Sólido/Blanco/-----Solubilidad: AguaPunto de Fusión: 103-105 °C se descompone

Fructosa

Peso Molecular: 342.30 g/molPunto de Fusión: 202 °CEstado/Color/Olor: Sólido/Blanco/InodoroSolubilidad:

Lactosa

Estado/Color/Olor: Sólido fino/Blanco/VariableDensidad: 1.5 g/mLSolubilidad: Agua (100 °C)

Almidón

Peso Molecular: 342.30 g/molPunto de Fusión: > 160 °CEstado/Color/Olor: Sólido/Incoloro/DulceSolubilidad: Agua – Muy SolubleEtanol – Poco SolubleEtanol Absoluto – InsolubleDensidad: 1.581 g/mL

Sacarosa Peso Molecular: 108.1 g/molPunto de Ebullición: 243.5 °C (se descompone)Punto de Fusión: 19.5 °CEstado/Color/Olor: LíquidoSolubilidad en Agua: Poca solubilidadDensidad: 1.09 g/mL

Fenilhidrazina

Peso Molecular: 82.03 g/molPunto de Fusión: 324 °CEstado/Color/Olor: Sólido/Blanco/Leve a Ácido Acético.Solubilidad en Agua (20 °C): 1190 g/mLDensidad: 1.53 g/mL

Anhídrido Acético.

Peso Molecular: 102.1 g/molPunto de Ebullición: 139 °CEstado/Color/Olor: Líquido/Incoloro/Acre.Solubilidad en Agua: ReaccionaDensidad: 1.08 g/mL

Acetato de Sodio Anhidro

Peso Molecular: 36.5 g/molEstado/Color/Olor: Líquido/Incoloro o Amarillo Claro/Irritante.Solubilidad: Agua, Alcoholes, Éter, Benceno. Insolubilidad: HidrocarburosDensidad: 1.2 g/mL

Ácido Clorhídrico.

Producto Pentaacetato de β-D-glucosa

Fórmula Molecular: C12H22O11

Peso Molecular: 390.34 g/mol Estado/Color/Olor: Sólido/Incoloro/Inodoro Punto de Fusión: 130 – 132 °C Solubilidad en agua (25 °C): < 5 g/L

O

O

O O

O

O

CH3

O

O

CH3

CH3

O

H3C

O

H3C

O

Parte experimental

Poder reductor

2ml de sol. Fehling (1ml de sol. A y 1ml de sol. B)

5ml de sol. al 10% • Almidón• Fructosa• Glucosa• Lactosa• Sacarosa• Maltosa

2 minutos.

Observar y anotar resultados

Resultados esperados de la prueba con reactivo de Fehiling

Azúcar Prueba Fehiling

Formación de osazonasSI NO

Glucosa Positivo X -Fructuosa Positivo X -Maltosa Positivo X -Lactosa Positivo X -

Sacarosa Negativo - XAlmidón Negativo - x

Osazonas de monosacáridos (glucosa y fructosa)

5 ml de sol. Al 2% de azucares a ensayar +3ml de Fenilhidrazina +2ml de bisulfito de sodio Mezclar

Anotar el tiempo en que se forman las osazonas.Continuar calentando por 15 min. mas y enfriar

Filtrar y lavar precipitado con agua fría

Tomar pequeña muestra con el agitador

Observar y dibujar cristales de las osazonas

Formación de Osazonas de disacáridos(sacarosa, maltosa y lactosa)

Preparar las osazonas de los disacáridos con la técnica empleada anteriormente con los monosacáridos

Anotar el tiempo en que se colocan los tubos en baño maría.

Tomar muestra cada 12, 20 y 30 min.

Enfriar las muestras y la mezcla de la reacción Filtrar

Observar las osazonas formadas.

Formación de ozasonas de polisacáridos

5ml de sol. Almidón al 2%

Mezclar

Anotar el tiempo en que se forman las osazonas.Continuar calentando por 15 min. mas y enfriar

Filtrar y lavar precipitado con agua fría

Tomar pequeña muestra con el agitador

Observar y dibujar cristales de las osazonas

Proceder como técnica de monosacáridos *

Formación de osazonas de disacáridos y polisacáridos hidrolizados (sacarosa, maltosa y almidón)Preparación de hidrolizados disacáridos

2g de disacárido +60ml de agua +5ml de HCl concentrado +10ml de sol. de almidón

Baño maría1 hora y enfriar

1ml de HCl concentrado +10ml de sol. de almidón

Preparación de hidrolizados polisacáridos Baño maría1 hora y enfriar

La formación de la osazona destruye el centro asimétrico adyacente al grupo carbonilo. La conformación de la porción restante de la molécula no se afecta.

Los azúcares son en general solubles en agua y difícilmente pueden recristalizarse, sin embargo, sus osazonas fácilmente se cristalizan en éste disolvente y además presentan un punto de fusión bien definido.

Pentaacetato de β-D-glucosa

2g de glucosa anhidra +1g de acetato de sodio anhidro

Agregar anhidro y por el refrigerante 10ml de anhidro acético

Adaptar en posición de reflujo y calentar en baño de aceite por 1 hora

Enfriar un poco la mezcla y verterla sobre 200ml de una mezcla de agua-hielo agitando vigorosamente

Continuar la agitación hasta que el solido formado quede dividido y dejar reposar durante 30min. Agitando ocasionalmente

Filtrar el solido y recristalizar en agua caliente utilizando carbón activado para decolorar

Separación y purificación

Enfriar (Mezcla de Rx’n)

200 mL Mezcla Agua-Hielo

Agitación → Sólido

1. Reposo; t = 30 min

2. Agitar (ocasionalment

e)

1. Filtrar sólido 2. Recristalizar H2O caliente

3. Carbón Activado

(decolorar)

Identificación “PUNTO DE FUSIÓN”

RECOMENDACIONES:1. Verificar la limpieza de la platina.2. La muestra se coloca entre dos

cubreobjetos de 18 mm (circulares).3. Los cubreobjetos se colocan en la depresión

de la platina.4. Se enciende el foco de iluminación y se

regula la temperatura con el termostato.5. Con ayuda del termómetro y el ocular se

observa; el primer cambio y la fase liquida.

Aparato Fisher-Johns

Bibliografía

Albert L. lehninger, Bioquímica las bases moleculares de la estructura y función celular. Segunda edición, Ediciones omega, Barcelona España, 1985, paginas consultadas 255-283. capitulo 10. azucares, polisacáridos de reserva y paredes celulares.

Bailey P. S. Jr., Ch. A., química orgánica conceptos y aplicaciones, quinta edición, PEARSON Educación, México, 1998, paginas consultadas 451-475. capitulo 15. carbohidratos.

Shriner R. l.,Fuson R. C., Curtin D. Y., Identificación sistemática de compuestos orgánicos, decima edición, México, 1991, paginas consultadas 125-130 y 163-168.