KARBOHIDRAT KIMIA DASAR II LABORATORIUM KIMIA ORGANIK DEPARTEMEN KIMIA FST UNAIR

Transkripsi

1 KARBOHIDRAT KIMIA DASAR II LABORATORIUM KIMIA ORGANIK DEPARTEMEN KIMIA FST UNAIR

2 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 : Karbohidrat yang paling sederhana dan tidak dapat dihidrolisis lebih lanjut Disakarida Karbohidrat yang mengandung 2 satuan monosakarida Oligosakarida Karbohidrat yang jika dihidrolisis menghasilkan 3 8 satuan monosakarida Polisakarida Karbohidrat yang jika dihidrolisis menghasilkan banyak satuan monosakarida

4 Monosakarida Satuan karbohidrat yang paling sederhana dengan rumus C n H 2n O n dimana n = 3 8 C 3 H 6 O 3 : triosa C 4 H 8 O 4 : tetrosa dan seterusnya.

5 Macam-macam monosakarida a.aldosa : monosakarida yang mengandung gugus aldehid b. Ketosa : monosakarida yang mengandung gugus keton

6 Atom karbon Aldosa ketosa 3 Aldotriosa Ketotriosa 4 Aldotetrosa Ketotetrosa 5 Aldopentosa Ketopentosa 6 Aldoheksosa Ketoheksosa 6

7 contoh 5/20/2014 7

8 BEBERAPA GULA YANG PENTING D-Gliseraldehid D-Glukosa D-Fruktosa D-Galaktosa D-Ribosa : karbohidrat paling sederhana : penting dalam diet : gula paling manis : penyusun gula susu : ditemukan pada RNA D-Glukosa - Suatu gula aldoheksosa -Nama umum: dekstrosa, gula anggur, gula darah - Gula paling penting dalam diet -Senyawa organik yg paling banyak ditemukan di alam - Kadar dalam darah + 0,1% D-Fruktosa -Gula umum yg lain - Suatu ketoheksosa - Gula plaing manis 5/20/2014 8

9 KONFIGURASI MONOSAKARIDA (SISTEM D dan L) Monosakarida disebut D jika gugus OH dari atom C* (kiral) yang letaknya paling jauh dari gugus terletak di sebelah kanan. Monosakarida disebut L jika gugus OH dari atom C* (kiral) tersebut berada di sebelah kiri.

10 Enantiomer Enantiomer Pasangan stereomer * Ditandai oleh D atau L di awal nama * Merupakan banyang cermin yang tidak setangkup D dan L-Gliseraldehid 5/20/

11 Stereoisomer yg bukan enantiomer adalah DIASTEREOMER Diastereomer punya lebih dari 1 atom C kiral

12 SIFAT FISIK Aktivitas optik Kemampuan untuk memutar bidang cahaya terpolarisasi DEKSTROROTATORI * memutar ke kanan Diberi simbol + Biasanya isomer D LEVOROTATORI Memutar ke kiri Diberi simbol Biasanya isomer L

13 Heksosa yang paling banyak di alam :

14 STRUKTUR SIKLIS MONOSAKARIDA Aldehid dan keton dapat bereaksi dengan alkohol membentuk hemiasetal atau hemiketal.

15 Hemiasetal atau hemiketal siklis terbentuk jika gugus keton/aldehid dan alkohol terdapat dalam 1 molekul. Contoh : 4 hidroksipentanal

16 Monosakarida mempunyai gugus karbonil (aldehid/keton) dan gugus hidroksil dalam tiap molekulnya. Oleh karena itu monosakarida dapat membentuk hemiasetal atau hemiketal siklis. Misal : glukosa

17 Pada glukosa, hemiasetal siklis terbentuk antara gugus aldehid pada C - 1 dengan gugus OH pada C 5 sehingga membentuk cincin 6 yang stabil. Dalam bentuk hemiasetal siklis atom C 1 bersifat kiral karbon ANOMERIK sehingga memberikan 2 kemungkinan struktur isomer D glukosa : - D glukosa - D glukosa

18 Contoh : Glukosa Siklisasi glukosa menghasilkan satu pusat asimetris baru pada C1 2 stereoisomer disebut ANOMER, & C-1 adalah C-anomerik

19 SIKLISASI D-GLUKOSA Pada saat C1 aldehid dan C5 OH bereaksi, glukosa membentuk hemiasetal intramolekular & membentuk cincin 6 yang disebut PYRANOSA

20 Sifat Fisik - D glukosa - D glukosa - kristal - padat > 98 C - m.p m.p. = 150 C - [ ]D = C dalam air - [ ]D = + 19 C - D glukosa - D glukosa [ ]D = D galaktosa - D galaktosa D fruktosa - D fruktosa Mutarotasi

21 Siklisasi D-fruktosa Fructose forms a 5-member furanose ring, by reaction of the C2 keto group with the OH on C5. D-Galaktosa -Tdk ditemukan pada banyak sistem biologis - Merupakan setengah bagian dari laktosa (suatui disakarida) - Tidak dapat digunakan secara langsung

22 STEREOKIMIA MONOSAKARIDA Struktur glukosa atau karbohidrat yang lain dapat digambarkan dalam 3 bentuk stereokimia : Proyeksi Fisher Struktur Haworth Konformasi kursi

23 Proyeksi Fisher dan Struktur Haworth

24 Struktur Haworth dan Konformasi Kursi

25 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

26 Tingkat kemanisan monosakarida dan Monosakarida disakarida Disakarida D fruktosa 174 Sukrosa 100 D glukosa 74 Laktosa 0.16 D xylosa 0.40 D galaktosa 0.22 Pemanis Buatan Na-siklamat 30 Na-sakarin 500 Neohesperidin dihidrocalkon 1,000

27 PEMANIS SINTETIS

28 REAKSI MONOSAKARIDA 1. Reaksi Oksidasi Berdasarkan kemampuannya untuk mereduksi pereaksi Tollens, Benedict, Fehling, monosakarida dapat digolongkan : Gula pereduksi Gula non pereduksi Kemampuan monosakarida untuk mereduksi pereaksipereaksi tersebut di atas didasarkan pada adanya gugus aldehid atau gugus -hidroksi keton, dimana dengan adanya pereaksi-pereaksi tersebut gugus aldehid atau -hidroksi keton akan teroksidasi menjadi karboksilat/keton.

29 Semua monosakarida adalah Gula Pereduksi

30 Pereaksi Benedict

31 Oksidasi aldosa oleh pereaksi Fehling, Benedict atau Tollens membentuk asam monokarboksilat Asam Aldonat. Dapat juga digunakan larutan brom yang dibuffer Oksidasi aldosa dengan oksidator kuat (HNO 3 panas) menghasilkan asam dikarboksilat (karena selain mengoksidasi gugus aldehid juga mampu mengoksidasi gugus CH 2 OH terminal) Asam aldarat Dalam sistem biologis, gugus CH 2 OH terminal dapat dioksidasi dengan enzim tanpa teroksidasinya gugus aldehid.produknya adalah asam monokarboksilat Asam uronat

32 Reaksi dg HNO 3 Reaksi dg Tollens

33 2. Gugus karbonil dari monosakarida dapat direduksi menjadi alkohol menghasilkan alditol

34 3. Pembentukan Glikosida Reaksi monosakarida hemiasetal atau hemiketal siklis dengan 1 molekul alkohol lagi membentuk asetal atau ketal. Pada reaksi ini gugus OH pada C anomerik digantikan oleh gugus OR dari alkohol. Gula Non Pereduksi

35 Ikatan Glikosidik Asetal/ketal seperti ini dinamakan GLIKOSIDA dan ikatan dari karbon anomerik dengan gugus OR disebut IKATAN GLIKOSIDIK. Glikosida dinamai berdasarkan nama monosakaridanya, dengan mengganti akhiran a dengan ida. Misal: glukosa glukosida manosa manosida

36 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

37 Oligosakarida Golongan atau monosakarida siklis dapat membentuk ikatan dengan 1 atau lebih monosakarida yg lain Ikatan glikosida

38 DISAKARIDA Selubiosa -D-Glukosa + -D-Glukosa Maltosa -D-Glukosa + -D-Glukosa Sukrosa -D-Glukosa + -D-Fruktosa Laktosa -D-Glukosa + -D-Galaktosa

39 MALTOSA

40 IKATAN PADA MALTOSA Ikatan glikosidik terjadi pada atom C-1 dari satu glukosa dengan atom C-4 dari glukosa yang lain, sehingga ikatannya disebut ikatan 1,4-glikosidik Karbon anomerik di unit glukosa sebelah kanan berada dalam bentuk hemiasetal, sehingga akan dapat berkesetimbangan dengan struktur terbuka Maltosa bereaksi + dg Tollens

41 SELOBIOSA

42 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 Galaktosemia adalah penyakit yang disebabkan karena tidak memiliki enzim yang dpt mengisomerisasi galaktosa menjadi glukosa, sehingga tidak dapat mencerna susu.

43

44 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 mempunyai gugus hemiasetal.

45 Sukrosa

46 OLIGOSAKARIDA Raffinose (Galactose + Glucose + Fructose) D-Galactopyranosyl (1->6) D- Glucopyranosyl (1->2)- -D-Fructofuranoside

47 POLISAKARIDA Karbohidrat yang mengandung banyak monosakarida dan mempunyai berat molekul yang besar Hidrolisis polisakarida secara sempurna akan menghasilkan monosakarida Unit-unit monosakarida terhubung secara linier atau bercabang Jenis Polisakarida : Pati dan Glikogen

48 PATI Polisakarida yang tersimpan dalam tumbuhan. Merupakan komponen utama pada bijibijian, kentang, jagung dan beras Tersusun atas unit D-glukosa yang dihubungkan oleh ikatan 1,4- -glikosidik Rantai cabang dihubungkan oleh ikatan 1,6- -glikosidik

49 JENIS PATI AMILOSA 20 % bagian pati tersusun atas unit glukosa melalui ikatan 1,4 glikosidik larut di dalam air AMILOPEKTIN 80 % bagian pati tersusun atas unit glukosa melalui ikatan 1,4 glikosidik dan 1,6. Setiap unit glukosa dihubungkan oleh ikatan 1,4. Rantai-rantai tesebut dihubungkan dengan ikatan 1,6 sehingga menghasilkan struktur yang bercabang Karena strukturnya bercabang, amilopektin tidak larut dalam air

50 Kanji (Amilosa) Contoh di samping menunjukkan struktur coiled -12 satuan glukosa -Hidrogen & rantai samping dihilangkan Amilopektin 5/20/2014

51 GLIKOGEN Karbohidrat penyimpan energi yang tersimpan dalam hewan Mr Glikogen > pati Tersusun lebih dari unit glukosa Strukturnya bercabang melalui ikatan 1,4 dan 1,6 glikosidik Tidak larut dalam air Larut dalam pelarut organik non polar : eter, kloroform, heksana.

52 POLISAKARIDA LAIN Selulosa : polimer tidak bercabang dari glukosa melalui ikatan 1,4- -glikosidik Kitin : polisakaridayang mengandung nitrogen, membentuk cangkang krustasea dan kerangka luar serangga Pektin : polimer linier dari D-galakturonat melalui ikatan 1,4- -glikosidik.

53