KARBOHIDRAT. Tim dosen Kimia Organik 2

KARBOHIDRAT

Definisi

• Karbohidrat adalah senyawa polihidroksi aldehid atau polihidroksi keton, terdiri atas unsur C, H, O dengan perbandingan 1 atom C, 2 atom H, 1 atom O.

• Rumus umum : Cn(H2O)n

• Oleh karena itu karbohidrat mempunyai dua gugus fungsional yang penting :

* Gugus hidroksil

KARBOHIDRAT

Monosakarida

Disakarida

Oligosakarida

Penggolongan Karbohidrat

Monosakarida :

Karbohidrat yang paling sederhana dan tidak dapat dihidrolisis lebih lanjut : Glukosa, Fruktosa

Disakarida

Karbohidrat yang mengandung 2 satuan monosakarida : Sukrosa, Laktosa, maltosa

Oligosakarida

Karbohidrat yang jika dihidrolisis menghasilkan 3 – 8 satuan monosakarida

Polisakarida

Karbohidrat yang jika dihidrolisis menghasilkan banyak satuan monosakarida: Amilum, sellulosa, glikogen

Monosakarida

• Satuan karbohidrat yang paling sederhana dengan rumus C_nH_2nO_n dimana

n = 3 – 8 C₃H₆O₃ : triosa C₄H₈O₄ : tetrosa C₅H₁₀O₄ : pentosa C₆H₁₂O₆ : heksosa/glukosa C12H22O11 : sukrosa

Macam-macam monosakarida

a. Aldosa : monosakarida yang mengandung

gugus aldehid. Contoh : Gliseraldehid

b. Ketosa : monosakarida yang mengandung

gugus keton

a. Monosakarida mengandung gugus aldehid

(aldosa), contoh : gliseraldehida

C C C H H OH H O H * _OH ( D - gliseraldehid) C C H₂C OH HO O H * _H L - gliseraldehid

b. Monosakarida yang mengandung gugus keton (ketosa)

Contoh : Dihidroksiaseton C H H OH C C O H OH H Proyeksi Fisher Penamaan D, L monosakarida

Penamaan Monosakarida D, L

Monosakarida diberi nama D jika gugus -OH pada atom C* terletak disebelah kanan.

Monosakarida diberi nama L jika gugus OH pada atom C* tersebut berada disebelah kiri.

Contoh

C CHO H OH C C CH₂OH H OH OH H * * * D-(-)-ribosa (D-aldosa) C C CHO HO H H HO CH₂OH L-eritrosa (L-aldosa)

H CHO OH H OH CH2OH H OH HO CHO H H OH CH₂OH H OH H CHO OH HO H CH₂OH H OH HO CHO H HO H CH₂OH H OH H C OH CH2OH H OH HO C H CH₂OH H OH H CHO OH H OH H OH H OH CH₂OH HO CHO H H OH H OH H OH CH2OH H CHO OH HO H H OH H OH CH2OH HO CHO H HO H H OH H OH CH₂OH H CHO OH H OH HO H H OH CH₂OH HO CHO H H OH HO H OH CH₂OH H CHO OH HO H HO H H OH CH₂OH HO CHO H HO H HO H H OH CH2OH H C OH CH2OH O H O H O OH D-(-)-eritrosa D-(-)-tetrosa D-(+)-gliseraldehida

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

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

CH₂OH O CH₂OH H OH CH₂OH O HO H CH₂OH H OH CH₂OH O HO H H OH H OH CH₂OH CH₂OH O HO H HO H H OH CH₂OH CH₂OH O H OH H OH H OH CH₂OH CH₂OH O H OH HO H H OH CH₂OH CH₂OH O CH2OH CH₂OH O H OH CH₂OH H OH Dihidroksiaseton D-eritulosa D-ribulosa D-xilulosa

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

Heksosa yang paling banyak di alam

CHO C H OH C HO H C H OH C H OH CH₂OH CHO C H OH C HO H C HO H C H OH CH₂OH CH₂OH C HO H C H OH C H OH CH₂OH O

D - glukosa _D-galaktosa D - fruktosa

Representasi Struktur Gula

Struktur glukosa atau karbohidrat yang lain dapat digambarkan dalam 3 bentuk

stereokimia sebagai berikut:

Proyeksi Fisher: rantai lurus (linier)

Proyeksi Haworth: siklik/cincin sederhana Konformasi: konfigurasi kursi dan perahu

Proyeksi Fisher & Struktur Haworth

O OH OH () OH OH CH₂OH * O OH OH H OH OH CH₂OH * Struktur Haworth ()

↔

Struktur Haworth dan Konformasi Kurs

i

O OH OH () OH OH CH₂OH * O OH OH H OH OH CH₂OH * Struktur Haworth HO O HO OH () OH HOH₂C * HO O HO H OH HOH₂C OH * ( a ) ( e ) Konformasi kursi () 

Sifat-sifat Fisik Monosakarida

Padatan kristal tidak berwarna

Larut dalam air  ikatan hidrogen Sedikit larut dalam alkohol

Tidak larut dalam eter, kloroform, benzena Rasanya manis.

Diantara monosakarida  fruktosa yang paling manis

Tingkat kemanisan monosakarida dan disakarida

Monosakarida Disakarida D – fruktosa 174 Sukrosa 100 D – glukosa 74 Laktosa 0.16 D – xylosa 0.40 D – galaktosa 0.22

Beberapa Reaksi Monosakarida

1. Reaksi Oksidasi

 Berdasarkan kemampuannya untuk mereduksi pereaksi (Tohlens, Benedict,

Fehling), monosakarida dapat digolongkan :

1. Gula pereduksi

2. Gula non pereduksi

 Monosakarida dapat mereduksi TBF karena pada monosakarida terdapat

gugus aldehid atau gugus -hidroksi keton, yang akan dioksidasi oleh TBF

HC CHO OH C HO C OH C OH CH₂OH + Cu2+ C O OH C OH C HO C OH C OH CH₂OH + Cu₂O merah bata

D - glukosa _{asam D - glukonat}

Semua monosakarida

adalah Gula Pereduksi

• Benedict • Fehling

Oksidasi aldosa oleh pereaksi TBF menghasilkan asam monokarboksilat: Asam Aldonat.

Oksidasi aldosa dengan oksidator kuat (HNO₃ panas) menghasilkan asam dikarboksilat karena HNO₃ selain mengoksidasi gugus aldehid juga

C CHO OH C HO C OH C OH CH₂OH C COOH OH C HO C OH C OH COOH HNO₃

D - glukosa asam D - glukarik

C CHO OH C C OH C OH CH₂OH HO _{+ Ag}+ C COOH OH C C OH C OH CH₂OH HO + Ag Cermin perak  Reaksi dg HNO₃ Reaksi dg Tohlens

2. Reaksi reduksi

Gugus karbonil dari monosakarida dapat direduksi menjadi alkohol oleh beberapa pereaksi menghasilkan alditol

C CHO OH C C OH C OH CH₂OH D - glukosa HO katalis logam C CH₂ OH C C OH C OH CH₂OH D -glukitol (sorbitol) HO OH + H₂

Reduksi monosakarida

Dapat dilakukan dengan:



Logam + H₂  enzimatis

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

fructose membentuk mannitol + sorbitol glyceraldehyde membentuk glycerol

Beberapa manfaat

Mannitol digunakan sebagai diuretik

 Gliserol digunakan sebagai humektan dan dapat dinitrasi menjadi nitrogliserin Sorbitol dapat didehidrasi menjadi senyawa tetrahidropirin dan

tetrahidrofuran(sorbitan)

Sorbitans diubah menjadi deterjen yang dikenal sebagai span dan tweens (digunakan dalam prosedur emulsifikasi

Sorbitol juga dapat didehidrasi menjadi 1,4,3,6-dianhydro-D-sorbitol (isosorbide) yang dinitrasi menjadi ISDN dan ISMN (keduanya digunakan untuk pengobatan angina)

3. Reaksi pembentukan glikosida

Reaksi antara monosakarida hemiasetal/hemiketal siklis dengan 1 molekul

alkohol membentuk asetal/ketal. Pada reaksi ini gugus OH pada C – anomerik digantikan oleh gugus OR dari alcohol.

O OH OH H OH OH CH₂OH * _{+ CH3}OH O OH OCH₃ H OH OH CH₂OH * ₊ H₂O H+

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

Ikatan glikosida

(nonpereduksi)

Glikosida terbentuk antara gugus OH pada atom C (kiral/anomer/no 1) monosakarida (hemiasetal/hemiketal / asetal/ketal) dengan sebuah molekul

Ikatan Glikosidik

Asetal/ketal seperti ini dinamakan glikosida dan ikatan antara karbon anomerik dengan gugus OR disebut ikatan glikosidik.

Glikosida dinamai berdasarkan nama monosakaridanya, dengan mengganti akhiran –a dengan –ida.

Misal: glukosa  glukosida manosa  manosida

DISAKARIDA

Disakarida adalah karbohidrat yang terdiri dari 2 satuan monosakarida. Dua monosakarida dihubungkan dengan ikatan glikosidik antara

C-anomerik dari satu unit monosakarida dengan gugus –OH dari unit monosakarida yang lainnya.

Beberapa disakarida yang sering dijumpai : Maltosa, Selobiosa, Laktosa, Sukrosa

JENIS DISAKARIDA

Selubiosa  -D-Glukosa + -D-Glukosa Maltosa  -D-Glukosa + -D-Glukosa Sukrosa  -D-Glukosa + -D-Fruktosa Laktosa  -D-Glukosa + -D-Galaktosa

MALTOSA

O OH H O OH OH CH₂OH * H O OH H OH OH CH₂OH * 1' 4   Ikatan -1',4 glikosidik HO O HO O OH HOH₂C O HO H OH HOH₂C OH 1' 4 Karbon glikosidik ()

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

IKATAN PADA MALTOSA

Pada maltosa, ikatan glikosidik terjadi pada atom C-1’ dari satu glukosa dengan atom C-4 dari glukosa yang lain, sehingga ikatannya disebut

ikatan glikosidik--1,4

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

SELOBIOSA

O OH o OH OH CH₂OH * H O OH H OH OH CH₂OH * 1' 4   Ikatan -1',4 glikosidik HO O HO H OH HOH₂C O CH₂OH O 1' 4 ()

4-O-(D-glukopiranosil)-D-glukopiranosa (Selubiosa) H OH H HO H H OH

LAKTOSA

Merupakan gula utama pada ASI dan susu sapi (4-8 % laktosa).

Karbon anomerik pada unit galaktosa mempunyai konfigurasi  pada C-1 dan berikatan dengan gugus -OH pada C-4 unit glukosa

Diare setelah minum susu, disebabkan karena tidak memiliki enzim laktase (galaktosidase), sehingga tidak dapat mencerna laktosa dalam susu.

Galaktosemia adalah penyakit gangguan metabolisme galaktosa,

berakibat penumpukan galaktosa dalam darah: sirosis hepatik, hepatomegali, katarak, retardasi mental

OH O _o OH OH CH₂OH * H O H OH OH OH CH₂OH * 1' 4   Ikatan -1',4 glikosidik

4-O-(D-galaktopiranosil)-D-glukopiranosa (Laktosa) H H O HO OH HOH₂C O O HO OH OH HOH₂C H 1' 4 ( OH H Struktur Laktosa

SUKROSA

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 kedua unit monosakarida terlibat dalam ikatan glikosidik. Ikatan glikosidik terjadi antara C-1 pada unit glukosa dan C-2 pada unit fruktosa, sehingga tidak

OH O OH OH CH₂OH * 1' konfigurasi  _{D-glukopiranosil-D-fruktofuranosida} (Sukrosa) H H O HO OH HOH₂C CH₂OH H CH₂OH O 1' 2 HO O OH OH CH₂OH CH₂OH O O  () H OH OH H 2

Struktur Sukrosa

info@uhamka.ac.id

www.uhamka.ac.id (021)73944451 uhamkaid Uhamka @UhamkaID

POLISAKARIDA

Karbohidrat yang mengandung banyak monosakarida dan mempunyai berat molekul yang besar

Hidrolisis polisakarida secara sempurna akan menghasilkan satu/beberapa jenis monosakarida

Unit-unit monosakarida dihubungkan secara linier atau bercabang Jenis polisakarida :

 pati

 glikogen

 selulosa

P A T I

Polisakarida yang tersimpan dalam tumbuhan.

Merupakan komponen utama pada biji-bijian, kentang, jagung dan beras

Tersusun atas unit D-glukosa yang dihubungkan oleh ikatan glikosidik

JENIS PATI

A M I L O S A : 20 % bagian pati, tersusun atas 50 – 300 unit glukosa

melalui ikatan -1,4 glikosidik , larut di dalam air

AMILOPEKTIN : 80 % bagian pati, tersusun atas 300 – 5.000 unit glukosa melalui ikatan

glikosidik dan -1,6

Setiap 25-50 unit glukosa dihubungkan oleh ikatan -1,4. Rantai-rantai berikatan -1,4

tesebut dihubung-silangkan melalui ikatan -1,6 sehingga menghasilkan struktur

bercabang dengan Mr tinggi

GLIKOGEN

Karbohidrat penyimpan energi yang tersimpan dalam hewan Mr Glikogen > pati

Tersusun lebih dari 100.000 unit glukosa

Strukturnya bercabang melalui ikatan 1,4 dan 1,6 glikosidik Tidak larut dalam air

POLISAKARIDA LAIN

Selulosa: polimer tidak bercabang dari glukosa melalui ikatan 

-1,4-glikosidik

Kitin : polisakarida yang mengandung nitrogen, membentuk

cangkang krustasea dan kerangka luar serangga

Pektin : polimer linier dari D-galakturonat melalui ikatan 1,4-

Latihan

Buatlah struktur linier glukosa menjadi siklik lengkap dengan no karbonnya.

Buatlah sukrosa dari glukosa dan fruktosa Buatlah pati dari enam glukosa