유기 화학에서 탄수화물을 연구하고 있는데 탄수화물이 무엇인지, 분자가 탄수화물인지 아닌지를 어떻게 인식하는지에 대해 약간 혼란 스럽습니다. 예를 들어 탄수화물에는 항상 알데히드 또는 케톤 그룹과 함께 $ \ ce {OH} $ 그룹이 있습니까? 질소 나 브롬과 같은 다른 원자도 포함 할 수 있습니까? 에테르, 에스테르를 포함 할 수 있습니까?
설명
답변
당신이 물었습니다. 특히이 자료를 배우는 사람들에게 위대하고 도전적인 질문입니다. 다른 답변은 유용하고 좋은 배경 지식을 제공합니다. 또한 탄수화물의 구조적 다양성이 어떻게 빠르게 물을 뒤덮는지를 보여줍니다. 덜 기술적이고 덜한 답변을 제공하겠습니다. “인식”부분에 있습니다.
단순 탄수화물 (구체적으로 5 또는 6- 탄소 단당류이지만 여기서 정의하지 않았으므로이 용어를 피해야합니다)의 문제는 열린 사슬 형태 (Fischer 투영법) 또는 순환 양식 (Haworth 투영법, 또는 경우에 따라 “의자”)으로 그려집니다. 따라서 일반적으로 동일한 사물의 2 ~ 3 개의 “그림”을 접하게됩니다. , 거의 도움이되지 않습니다 (아래 예).
제 과정에서 저는 거의 항상 순환 형태를 사용합니다. 지배적이고 생물학적으로 관련된 형태입니다. 이것에 충실하면 아주 간단한 경험 법칙을 말할 수 있습니다. 탄수화물은 산소를 포함하는 5 원 또는 6 원 고리를 가진 화합물이며 수산기 (또는 알코올) 그룹으로 광범위하게 장식되어 있습니다. 이것은 다당류로 “규모”하고 데 옥시 및 아미노 당을 수용하므로 많은 시간 동안 작동합니다 (많은 경우 비전문가에게 충분합니다). 누군가가 더 많은 것을 이해해야하는 경우, 링을 여는 (열기)에 집중하여 Fischer 투영으로 전환하는 것이 그리 어렵지 않습니다.
답변
이름 “탄수화물 “은 문자 그대로 탄소 수화물을 의미하며 대략 $ \ ce {(C.H2O) _n} $ , 여기서 $ n \ ge 3 $. 탄수화물의 기본 단위는 단당류입니다.
단당류 또는 단당류는 최소 3 개의 탄소 원자를 포함하는 직쇄 폴리 히드 록시 알코올의 알데히드 또는 케톤 유도체입니다. . 예를 들어 D- 포도당 및 D- 리 불로 스와 같은 물질은 가수 분해되어 더 단순한 당류를 형성 할 수 없습니다.
단당류의 예 :
분류
단당류는 화학 물질에 따라 분류됩니다. 카르보닐기의 특성과 C 원자의 수.
카르보닐기가 글루코스에서와 같이 알데히드 인 경우 설탕은 알 도스 입니다. 카르보닐기가 리불 로스에서와 같이 케톤 인 경우 설탕은 케 토스 입니다. 3 개의 탄소 원자를 가진 가장 작은 단당류는 트리 오스입니다.
4, 5, 6, 7 등의 C 원자를 가진 것들은 각각 테트로 오스, 펜 토스, 헥 소스, 헵 토스 등입니다. 예를 들어 포도당은 알도 헥 소스 인 반면 리 불로 스는 케토 펜토 오스 인 반면에 용어는 결합 될 수 있습니다. 그러나 질소와 같은 다른 원자를 가진 유사한 분자도 탄수화물로 간주됩니다. 글리코 사 미노 글리 칸 (교대 우론 산과 헥 소사 민 잔기의 비분 지형 다당류)으로 알려진 다당류의 한 종류입니다.
그럼에도 불구하고 탄수화물이 다른 분자와 결합하여 다른 새로운 결합을 형성 할 때, 다른 이름이 주어지며 반드시 탄수화물이 아니지만 새로 부여됩니다. 이름-좋은 예는 당 단백질 (탄수화물과 공유 결합 된 단백질)입니다.
참조
생화학 Voet 및 Voet, Grisham
댓글
- 답장 해 주셔서 감사합니다. 제가이 질문을하는 이유는 탄수화물에 대한 책의 정의가 너무 기초 적이기 때문입니다. 예를 들어 탄수화물은 C : H : O 원자에 대해 1 : 2 : 1 비율의 엄격한 비율을 따라야합니다. 그렇다면 3hydroxybutanal은 탄수화물로 간주 할 수 있습니까? 알데히드와 오 그룹이 있습니까?또한 탄수화물에서 탄수화물 분자의 모든 탄소 원자는 1 개의 OH와 1 개의 H 원자에 부착되어야합니까? 하나의 탄소 원자가 2 개의 OH 그룹과 CH2에서와 같이 2 개의 H 원자에 부착 된 다른 탄소 원자에 모두 붙어있는 경우 예외를 가질 수 있습니까? 제 호기심 일뿐입니다.
- 아주 좋은 질문입니다. 단당류 또는 단당류 만이 공식에 정확히 맞습니다. 다른 유형의 탄수화물, 올리고당 및 다당류는 단당류 단위를 기반으로하며 약간 다른 일반 공식을 가지고 있습니다. 다른 부분은 각 탄소가 반드시 OH, H에 결합되어 있지는 않습니다.이를 설명하는 좋은 예가 데 옥시 리보스입니다. 탄소가 H, H에 결합되어 있습니다.
- ahh … 고마워요 … 한 가지만 더 물어볼 수 있다면 이전 댓글이 아니었기 때문에 ' t 허용, 나는 다른 자료를 읽고 탄수화물은 polyhydroxy aldehydes와 ketone, 따라서 3 hydroxybutanal은 여러 OH 그룹이 없기 때문에 탄수화물이 될 수 없다는 것을 상기시켜주었습니다. 그래서 저의 다른 질문은 단순 당이 폴리아 데히드 나 케톤기를 가질 수 있습니까? 아니면 각 분자가 다른 분자를 가질 수 있습니까? 아니면 단순한 탄수화물이 알데히드와 케톤 그룹을 한 분자에 함께 포함 할 수 있습니까? 많이 보이면 죄송합니다. 그래도 감사합니다.
- ' 죄송합니다. 마지막 부분은 ' 잘 모르겠습니다. ' 지금 대답하지 마세요. 확인하고 나중에 다시 연락해도 될까요?
- 물론입니다.
답변
탄수화물은 탄소 (C), 수소 ( H) 및 산소 (O) 원자, 일반적으로 수소-산소 원자 비율이 2 : 1 (물에서와 같이) 즉, 실험식 Cm (H 2 O) n (여기서 m은 n과 다를 수 있음)이 공식은 단당류에 적용됩니다. 몇 가지 예외가 있습니다. 예를 들어, DNA의 당 성분 인 데 옥시 리보스는 실험식 C 5 H 10 O 4 를 갖습니다. 탄수화물은 기술적으로 탄소의 수화물입니다. 구조적으로 폴리 히드 록시 알데히드 및 케톤으로 보는 것이 더 정확합니다.
탄수화물은 종종 “”N “”-아세틸 (예 : 키틴), 황산염 (예 : 글리코 사 미노 글리 칸), 카르 복실 산 ( 예 : 시알 산) 및 데 옥시 변형 (예 : 푸 코스 및 시알 산). Wikipedia
또한 광학 활성 폴리 히드 록시 알데히드 및 케톤으로 정의 할 수도 있습니다.
이제 일반 공식에 대해 알아 보겠습니다. $ \ ce {C_m (H2O) _n} $ 에는 $ \ ce {CH3-COOH} $ ( $ \ ce {C2 (H2O) 2}) $ 이지만 탄수화물이 아닙니다. 마찬가지로 rhamnose ( $ \ ce {C6H12O5}) $ 및 deoxyribose ( $ \ ce {C5H10O4}) $ 위의 기사에서 언급 한 바와 같이이 일반 공식에는 맞지 않지만 탄수화물로 분류됩니다.
그 외에도 탄수화물도 에테르입니다.
이것은 포도당의 열린 사슬 구조입니다. 포도당의 일부 특성은이 구조로 설명 할 수 없습니다.
두 개의 반 아세탈 순환 형태 $ \ alpha $ 및 $ \ 베타 $ 의 포도당은 포도당의 개방 사슬 구조와 평형을 유지하는 Haworth 구조라고도합니다. 구조에서 볼 수 있듯이 그것은 에테르입니다. 에테르의 다른 예로는 셀룰로오스, 전분, 수 크로스 등이 있습니다. 수 크로스는 가수 분해에 의해 포도당과 과당을 제공하는 이당류입니다. 전분과 셀룰로오스는 다당류입니다. 전분은 $ \ alpha $ 포도당 단위의 분 지형 중합체이고 셀룰로오스는 $ \ beta $ 포도당 단위.
댓글
- 알겠습니다. 따라서 여러 OH 그룹과 함께 단순 설탕도 여러 알데히드 및 케톤 그룹을 가질 수 있습니까? 아니면 알데히드와 케톤 그룹이 모두 단당에서 발견 될 수 있습니까?
- 저는 그렇게 생각하지 않습니다. ' 이러한 분자에 대해 들어 본 적이 없습니다. 이것을 다른 질문으로 할 수 있습니다. @TLo
를 참조하세요.