Kimia organik 4

(1)

KARBOHIDRAT

Monosakarida

Disakarida

_Disakarida

Oligosakarida

_{Oligosakarida}

(2)

KIMIA KARBOHIDRAT

Karbohidrat adalah senyawa

polihidroksi aldehid atau

polihidroksiketon. Oleh karena itu

karbohidrat mempunyai dua

gugus fungsional yang penting :

* Gugus hidroksil

* Gugus keton/aldehid

(3)

Penggolongan Karbohidrat

 Monosakarida :Monosakarida :

Karbohidrat yang paling sederhana dan

tidak dapat dihidrolisis lebih lanjut

 DisakaridaDisakarida

Karbohidrat yang mengandung 2 satuan

monosakarida

 OligosakaridaOligosakarida

Karbohidrat yang jika dihidrolisis

menghasilkan 3 – 8 satuan monosakarida

 PolisakaridaPolisakarida

Karbohidrat yang jika dihidrolisis

menghasilkan banyak satuan monosakarida

(4)

Monosakarida

 Satuan karbohidrat yang paling Satuan karbohidrat yang paling

sederhana dengan rumus C

sederhana dengan rumus Cn_nHH2n2nOOnn dimana dimana

n = 3 – 8 C

n = 3 – 8 C3₃HH66OO33 : triosa C : triosa C44HH88OO44 : tetrosa : tetrosa

dan seterusnya.

 Macam-macam monosakaridaMacam-macam monosakarida

a. Aldosa : monosakarida yang

mengandung

gugus aldehidgugus aldehid

(5)

Monosakarida

 Satuan karbohidrat yang paling sederhana Satuan karbohidrat yang paling sederhana

dengan rumus C

dengan rumus CnnHH2n2nOOnn dimana n = 3 – 8 dimana n = 3 – 8

C

C33HH66OO33 : triosa : triosa

C

C44HH88OO44 : tetrosa : tetrosa

C

C55HH1010OO44 : :

pentosa

C

C66HH1212OO44 : heksosa : heksosa

 Macam-macam monosakaridaMacam-macam monosakarida

a. Aldosa :

a. Aldosa : monosakarida yang mengandung monosakarida yang mengandung

gugus aldehid. gugus aldehid.

Contoh : Gliseraldehid Contoh : Gliseraldehid

b. Ketosa :b. Ketosa : monosakarida yang mengandung monosakarida yang mengandung gugus keton

gugus keton

(6)

Contoh : Gliseraldehida

C

H

H OH

H

O

H

* _OH

( D - gliseraldehid)

C

H₂C OH HO

O

H

* _H

(7)

b. Ketosa : monosakarida yang

mengandung

gugus keton

Contoh : DihidroksiasetonContoh : Dihidroksiaseton

C

H

H OH

C

O

H OH

H

Proyeksi Fisher

(8)

Penamaan Monosakarida D,

L

 Monosakarida diberi nama Monosakarida diberi nama DD jika jika

gugus -OH pada atom C* yang

letaknya paling jauh dari gugus

terletak disebelah kanan.

 Monosakarida diberi nama Monosakarida diberi nama LL jika jika

gugus OH pada atom C* tersebut

berada disebelah kiri.

C O

H

C O

(9)

Contoh

C

CHO

H OH

C

CH₂OH

H OH

OH H

*

D-(-)-ribosa (D-aldosa)

C

CHO

HO H

H HO

CH₂OH

(10)

H

D-(-)-ribosa D-(-)-arabinosa D-(+)-xilosa D-(-)-liksosa

D-(+)-alosa D-(+)-altrosa D-(+)-glukosa D-+)-manosa D-(-)-gulosa D-(-)-idosa D-(+)-galaktosa D-(-)-talosa

(11)

CH2OH

D-psikosa D-sorbosa D-fruktosa _D-tagatosa

Turunan D-ketosa

Atom C kiral pada ketopentosa

(proyeksi Fisher): C no 3 dan 4

Jumlah stereo isomer pada ketopentosa (proyeksi

(12)

Heksosa yang paling banyak di

alam

D - glukosa _D-galaktosa _{D - fruktosa}

(13)

C

these two aldotetroses are enantiomers. They are stereoisomers that are mirror images of each other

C O

these two aldohexoses are C-4 epimers. they differ only in the position of the

hydroxyl group on one asymmetric carbon (carbon 4)

Enansiomer and epimer

Dua buah aldotetrosa ini enansiomer, suatu

stereoisomer yang

merupakan bayangan cermin satu sama lain.

(14)

(15)

Representasi Struktur Gula

Struktur glukosa atau karbohidrat yang lain

dapat digambarkan dalam 3 bentuk

stereo

stereokimia sebagai berikut: kimia sebagai berikut:

 Proyeksi Fisher: rantai lurus (linier)Proyeksi Fisher: rantai lurus (linier)

 Proyeksi Haworth: siklik/cincin sederhanaProyeksi Haworth: siklik/cincin sederhana

(16)

Struktur Siklis

Monosakarida

 Aldehid Aldehid / / ketonketon dapat bereaksi dengan dapat bereaksi dengan

alcohol membentuk

alcohol membentuk hemiasetalhemiasetal / /

hemiketal

hemiketal..

R C O

H H3C O H C

OH

R OCH₃

H

Hemiasetal

C

R R'

O

H₃C O H C

OH

R OCH₃

R'

Hemiketal Aldehid

Keton

+

(17)

 Hemiasetal atau hemiaketal siklis terbentuk jika Hemiasetal atau hemiaketal siklis terbentuk jika

gugus keton/aldehid dan alkohol terdapat

dalam 1 molekul. Contoh : 4 – hidroksipentanal

CH

H₃C OH CH₂ CH₂

CH

O

CH H₂C

H₃C O CH CH₂

OH

hemiasetal siklis

 _{Monosakarida dapat membentuk struktur siklik}_{Monosakarida dapat membentuk struktur siklik}

karena dalam molekulnya terdapat ……..karena dalam molekulnya terdapat ……..

- atom C*- atom C* - gugus aldehidgugus aldehid - carbonyl dan hidroksil

- carbonyl dan hidroksil - gugus keton- gugus keton - gugus hidroksil

- gugus hidroksil

(18)

(19)

 Pada glukosa, Pada glukosa, hemiasetal siklishemiasetal siklis terbentuk terbentuk

antara

antara gugus aldehid pada Cgugus aldehid pada C1₁ dengan dengan gugus gugus OH pada C

OH pada C5₅ sehingga membentuk sehingga membentuk cincin-6 yang stabil

cincin-6 yang stabil..

 Dalam bentuk Dalam bentuk hemiasetal siklis: hemiasetal siklis:

atom C atom C1 ₁bersifat kiral bersifat kiral  C anomerik C anomerik sehingga memberikan 2 kemungkinan struktur

sehingga memberikan 2 kemungkinan struktur

isomer D-glukosa :

1.

1.  - D – glukosa - D – glukosa

2.

2.  - D – glukosa - D – glukosa

keduanya merupakan senyawa berbeda dengan sifat

yang sangat berbeda.

(20)

SIFAT-SIFAT FISIK

(21)

Sifat-sifat Fisik

(lanjutan)

_(lanjutan)



 - D – glukosa- D – glukosa _ - D – glukosa - D – glukosa

 - kristal- kristal - padat - padat __ > 98 > 98__CC  - m.p. 146- m.p. 146 - m.p. = 150- m.p. = 150__CC

 - [- [__]D = + 112]D = + 112__ - [ - [__]D = + 19]D = + 19__

 __ - D – glukosa - D – glukosa __ - D – glukosa - D – glukosa

+112+112oo +52+52_ +19 +19oo

 __ - D – galaktosa- D – galaktosa __ - D – galaktosa - D – galaktosa

+ 151+ 151 +84+84 - 53- 53

 __ - D – fruktosa- D – fruktosa __ - D – fruktosa - D – fruktosa

+ 21+ 21 -92-92 -133-133 dalam

air

(22)

POLARIMETRY

Measurement of Measurement of optical activity in chiral or optical activity in chiral or asymmetric molecules

asymmetric molecules using plane polarized using plane polarized light

light

Certain molecules be chiral Certain molecules be chiral

- because of - because of certain atomscertain atoms or or

- because of - because of chiral axeschiral axes or or chiral planeschiral planes

Measurement uses an instrument called a Measurement uses an instrument called a

polarimeter

(23)

(24)

Proyeksi Fisher & Struktur

(25)

Struktur Haworth dan Konformasi

(26)

Sifat-sifat Fisik

Monosakarida

Padatan kristal tidak berwarna

Larut dalam air

Larut dalam air  ikatan hidrogen ikatan hidrogen Sedikit larut dalam alkohol

Sedikit larut dalam alkohol

Tidak larut dalam eter, kloroform, benzena

Rasanya manis.

Diantara monosakarida Diantara monosakarida  fruktosa yang fruktosa yang

(27)

 Gugus fungsi yang ada pada Gugus fungsi yang ada pada

monosakarida . .

 Gugus fungsi yang ada pada ketosa . .Gugus fungsi yang ada pada ketosa . .

(28)

Tingkat kemanisan

monosakarida dan disakarida

Monosakarida

Monosakarida DisakaridaDisakarida

 D – fruktosaD – fruktosa 174174 Sukrosa Sukrosa

100

 D – glukosaD – glukosa7474 Laktosa Laktosa 0.160.16

 D – xylosaD – xylosa 0.400.40

(29)

Beberapa Reaksi

Monosakarida

1. Reaksi Oksidasi

 Berdasarkan kemampuannya untuk Berdasarkan kemampuannya untuk

mereduksi pereaksi (

mereduksi pereaksi (Tohlens, Benedict, Tohlens, Benedict, Fehling

Fehling), monosakarida dapat ), monosakarida dapat digolongkan :

digolongkan : 1.

1. Gula pereduksiGula pereduksi 2.

2. Gula non pereduksiGula non pereduksi

 Monosakarida dapat mereduksi Monosakarida dapat mereduksi TBFTBF

karena pada monosakarida terdapat karena pada monosakarida terdapat

gugus aldehid

gugus aldehid atau atau gugus gugus -hidroksi -hidroksi

keton

keton, yang akan dioksidasi oleh , yang akan dioksidasi oleh TBF TBF

(30)

HC CHO

OH

C HO

C OH

CH₂OH

+ Cu2+

C O

OH

C OH

C HO

C OH

CH₂OH

+ Cu₂O

merah bata

D - glukosa asam D - glukonat

Semua monosakarida adalah Gula Pereduksi

(31)

 Oksidasi aldosa oleh pereaksi TBF Oksidasi aldosa oleh pereaksi TBF

menghasilkan asam

monokarboksilat: Asam Aldonat.

 Oksidasi aldosa dengan oksidator Oksidasi aldosa dengan oksidator

kuat (HNO

kuat (HNO3₃ panas) menghasilkan panas) menghasilkan

asam dikarboksilat karena HNO

asam dikarboksilat karena HNO3₃

selain mengoksidasi gugus aldehid

juga mengoksidasi gugus CH

juga mengoksidasi gugus CH2₂OH OH

terminal

(32)

C

D - glukosa asam D - glukarik

C

Reaksi dg HNO₃

(33)

(34)

2. Reaksi reduksi

Gugus karbonil dari monosakarida dapat Gugus karbonil dari monosakarida dapat direduksi menjadi alkohol oleh beberapa direduksi menjadi alkohol oleh beberapa

pereaksi menghasilkan

pereaksi menghasilkan alditolalditol

C

CHO

OH

C

C OH

CH₂OH

D - glukosa

HO katalis

logam

C

CH₂

OH

C

C OH

CH₂OH

D -glukitol (sorbitol)

HO

OH

(35)

Reduksi monosakarida

 Dapat dilakukan dengan:Dapat dilakukan dengan:

 _{Logam + H}_{Logam + H}₂₂

 _enzimatis_enzimatis

 Produknya polyol gula alkohol (alditol)Produknya polyol gula alkohol (alditol)  glucose membentuk sorbitol (glucitol)glucose membentuk sorbitol (glucitol)  mannose membentuk mannitolmannose membentuk mannitol

(36)

Sugar alcohols are very

useful

 Mannitol is used as an osmotic diureticMannitol is used as an osmotic diuretic

 Glycerol is used as a humectant and can be Glycerol is used as a humectant and can be

nitrated to nitroglycerin

 Sorbitol can be dehydrated to tetrahydropyrans Sorbitol can be dehydrated to tetrahydropyrans

and tetrahydrofuran compounds (sorbitans)

 Sorbitans are converted to detergents known as Sorbitans are converted to detergents known as

spans and tweens (used in emulsification

procedures)

 Sorbitol can also be dehydrated to 1,4,3,6-Sorbitol can also be dehydrated to

1,4,3,6-dianhydro-D-sorbitol (isosorbide) which is nitrated

dianhydro-D-sorbitol (isosorbide) which is nitrated

to ISDN and ISMN (both used in treatment of

angina)

(37)

3. Reaksi pembentukan glikosida

 Reaksi antara monosakarida Reaksi antara monosakarida

hemiasetal/hemiketal

hemiasetal/hemiketal siklis dengan 1 molekul siklis dengan 1 molekul alkohol

alkohol membentuk membentuk asetal/ketalasetal/ketal. Pada reaksi . Pada reaksi ini

ini gugus OHgugus OH pada C – anomerik digantikan pada C – anomerik digantikan oleh

oleh gugus ORgugus OR dari alcohol. dari alcohol.

O

-D-glukopiranosa _metil-__{-D-glukopiranosida}

Ikatan glikosida

(nonpereduk si)

Glikosida terbentuk antara gugus OH pada atom C ….. (kiral/anomer/no 1) monosakarida ……

(38)

Ikatan Glikosidik

 Asetal/ketal seperti ini dinamakan Asetal/ketal seperti ini dinamakan

glikosida

glikosida dan ikatan antara karbon dan ikatan antara karbon

anomerik dengan gugus OR disebut

ikatan glikosidik

ikatan glikosidik..

 Glikosida dinamai berdasarkan nama Glikosida dinamai berdasarkan nama

monosakaridanya, dengan mengganti

akhiran –a dengan –ida.

 Misal: glukosa Misal: glukosa __ glukosida glukosida

(39)

DISAKARIDA

 Disakarida adalah karbohidrat yang Disakarida adalah karbohidrat yang

terdiri dari 2 satuan monosakarida.

 Dua monosakarida dihubungkan Dua monosakarida dihubungkan

dengan ikatan glikosidik antara

C-anomerik dari satu unit monosakarida

anomerik dari satu unit monosakarida

dengan gugus –OH dari unit

monosakarida yang lainnya.

 Beberapa disakarida yang sering Beberapa disakarida yang sering

dijumpai :

(40)

JENIS DISAKARIDA

 Selubiosa Selubiosa __ __-D-Glukosa + -D-Glukosa + __-D-

-D-Glukosa

Glukosa

 Maltosa Maltosa __ __-D-Glukosa + -D-Glukosa + __-D-

-D-Glukosa

Glukosa

 Sukrosa Sukrosa __ __-D-Glukosa + -D-Glukosa + __-D-

-D-Fruktosa

Fruktosa

 Laktosa Laktosa __ __-D-Glukosa + -D-Glukosa + __-D-

-D-Galaktosa

(41)

MALTOSA

Ikatan -1',4 glikosidik

HO

(42)

IKATAN PADA MALTOSA

 Pada maltosa, ikatan glikosidik terjadi pada Pada maltosa, ikatan glikosidik terjadi pada

atom 1’ dari satu glukosa dengan atom

C-4 dari glukosa yang lain, sehingga

4 dari glukosa yang lain, sehingga

ikatannya disebut ikatan

ikatannya disebut ikatan glikosidik-glikosidik--1,4 -1,4

 Karbon anomerik di unit glukosa sebelah Karbon anomerik di unit glukosa sebelah

kanan pada maltosa dalam bentuk

hemiasetal, sehingga akan dapat

berkesetimbangan dengan struktur terbuka.

Oleh karena itu maltosa dpt bereaksi + dg

Tohlens

(43)

SELOBIOSA

Ikatan -1',4 glikosidik

HO

4-O-( D-glukopiranosil)- D-glukopiranosa

(44)

LAKTOSA

 Merupakan gula utama pada ASI dan susu Merupakan gula utama pada ASI dan susu

sapi (4-8 % laktosa).

 Karbon anomerik pada unit galaktosa Karbon anomerik pada unit galaktosa

mempunyai konfigurasi

mempunyai konfigurasi  pada C-1 dan pada C-1 dan

berikatan dengan gugus -OH pada C-4 unit

glukosa

 Diare setelah minum susu, disebabkan Diare setelah minum susu, disebabkan

karena tidak memiliki enzim laktase

(galaktosidase), sehingga tidak dapat

mencerna laktosa dalam susu.

 GalaktosemiaGalaktosemia adalah penyakit gangguan adalah penyakit gangguan

metabolisme galaktosa, berakibat

penumpukan galaktosa dalam darah: sirosis

hepatik, hepatomegali, katarak, retardasi

mental

(45)

OH O _o

Ikatan -1',4 glikosidik

4-O-( D-galaktopiranosil)- D-glukopiranosa

(46)

SUKROSA

 Sukrosa dikenal dengan gula pasir, Sukrosa dikenal dengan gula pasir,

terdapat pada tumbuhan fotosintetik yang

berfungsi sebagai sumber energi. Misal :

pada tebu, bit gula

 Pada sukrosa kedua kabon anomerik pada Pada sukrosa kedua kabon anomerik pada

kedua unit monosakarida terlibat dalam

ikatan glikosidik. Ikatan glikosidik terjadi

antara C-1 pada unit glukosa dan C-2 pada

unit fruktosa, sehingga tidak mempunyai

gugus hemiasetal.

(47)

OH O

OH OH

CH₂OH

* 1'

konfigurasi 

(48)

POLISAKARIDA

 Karbohidrat yang mengandung banyak Karbohidrat yang mengandung banyak

monosakarida dan mempunyai berat

molekul yang besar

 Hidrolisis polisakarida secara sempurna Hidrolisis polisakarida secara sempurna

akan menghasilkan satu/beberapa jenis

monosakarida

 Unit-unit monosakarida dihubungkan Unit-unit monosakarida dihubungkan

secara linier atau bercabang

 Jenis polisakarida : Jenis polisakarida :

 _pati_pati

 _glikogen_glikogen

 _selulosa_selulosa

(49)

P A T I

 Polisakarida yang tersimpan dalam Polisakarida yang tersimpan dalam

tumbuhan.

 Merupakan komponen utama pada Merupakan komponen utama pada

biji-bijian, kentang, jagung dan beras

 Tersusun atas unit D-glukosa yang Tersusun atas unit D-glukosa yang

dihubungkan oleh ikatan glikosidik

dihubungkan oleh ikatan glikosidik -

-1,4 Rantai cabang dihubungkan oleh

1,4 Rantai cabang dihubungkan oleh

ikatan glikosidik

(50)

JENIS PATI

 A M I L O S AA M I L O S A : : 20 % bagian pati, 20 % bagian pati,

tersusun atas 50 – 300 tersusun atas 50 – 300 unit glukosa

unit glukosa

melalui ikatan

melalui ikatan -1,4 glikosidik-1,4 glikosidik

larut di dalam air

 AMILOPEKTINAMILOPEKTIN : 80 % bagian pati, : 80 % bagian pati,

Tersusun atas 300 – 5.000 unit glukosa

melalui ikatan glikosidik dan

melalui ikatan glikosidik dan -1,6 -1,6

Setiap 25-50 unit glukosa dihubungkan oleh ikatan



-1,4. Rantai-rantai berikatan -1,4. Rantai-rantai berikatan -1,4 tesebut -1,4 tesebut

dihubung-silangkan melalui ikatan

dihubung-silangkan melalui ikatan -1,6 sehingga -1,6 sehingga

menghasilkan struktur bercabang dengan Mr tinggi

 Strukturnya bercabang Strukturnya bercabang __ sangat besar (Mr besar) sangat besar (Mr besar) __

tidak larut dalam air

(51)

GLIKOGEN

 Karbohidrat penyimpan energi yang Karbohidrat penyimpan energi yang

tersimpan dalam hewan

 Mr Glikogen > patiMr Glikogen > pati

 Tersusun lebih dari 100.000 unit glukosaTersusun lebih dari 100.000 unit glukosa  Strukturnya bercabang melalui ikatan 1,4 Strukturnya bercabang melalui ikatan 1,4

dan 1,6 glikosidik

 Tidak larut dalam airTidak larut dalam air

 Larut dalam pelarut organik non polar : Larut dalam pelarut organik non polar :

eter, kloroform, heksana.

(52)

POLISAKARIDA LAIN

 SelulosaSelulosa: polimer tidak bercabang dari : polimer tidak bercabang dari

glukosa melalui ikatan

glukosa melalui ikatan -1,4-glikosidik-1,4-glikosidik

 KitinKitin : polisakarida yang mengandung : polisakarida yang mengandung

nitrogen, membentuk cangkang nitrogen, membentuk cangkang

krustasea dan kerangka luar serangga krustasea dan kerangka luar serangga

 PektinPektin : polimer linier dari D- : polimer linier dari

D-galakturonat melalui ikatan 1,4-galakturonat melalui ikatan 1,4--

-glikosidik. Terdapat pada buah-buahan glikosidik. Terdapat pada buah-buahan