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Carboidrati
I carboidrati hanno formula generale $\ce{C_{n}H_{2n}O_{n}}$, ovvero $\ce{C_{n}(H2O)_{n}}$, o meglio $\ce{n(CH2O)_}$. Nei monosaccaridi, n è compreso tra 3 e 8 (raramente può essere 3). Tutte le altre categorie di carboidrati (disaccaridi, oligosaccaridi e polisaccaridi) derivano dai monosaccaridi tramite una reazione di condensazione. Il più importante monosaccaride è il glucosio, da cui derivano polisaccaridi quali l'amido e la cellulosa.
Nei viventi, essi presentano sia funzione energetica che strutturale.
Monosaccaridi
I monoaccaridi hanno da 3 a 8 atomi di carbonio (con 5 sono «pentosi», con 6 «esosi»). Un'altra classificazione distingue quelli aldosi (con gruppo aldeidico $\ce{-COH}$, es. glucosio) da quelli chetosi (con gruppo chetonico, ossia carbonilico interno, es. fruttosio). Tutti i monosaccaridi sono polifunzionali e definibili come polidrossialdeidi o polidrossichetoni.
Il didrossiacetone è l'unico che non ha stereocentri e non ha due forme enantiomeriche. Tutti gli altri sono chirali, ed è pertanto necessario classificare la configurazione assoluta come “D” o “L” gli zuccheri: si dispone il carbonio carbonilico in alto e se il gruppo ossidrlico è a destra del carbonio stereocentrico, la configurazione è D, altrimenti è L.
Come sempre, l'attività ottica va misurata con il polarimetro e non ha alcuna relazione con la configurazione D-L. Se vi è più di uno stereocentro, si guarda la posizione del gruppo ossidrilico più in basso nella catena avendo messo il carbonio carbonilico in cima.
Ciclizzazione
Le aldeidi vanno incontro a una reazione di addizione nucleofila su carbonio legato a ossigeno con doppio legame (carbonio carbonilico) (v. 83). Nel caso degli alcoli, l'attacco avviene da parte del gruppo alcolico con la formazione di un emiacetale, che è una categoria chimica in cui un carbonio sp3 lega una funzione eterea ($\ce{CO-R}$ a un gruppo ossidrilico)
I monosaccaridi sono esistono prevalentemente in forma ciclica. Sia l'$\alpha$-glucosio che il $\beta$-glucosio sono forme del glucosio: nella forma beta, l'ossidrile $\ce{-OH}$ è posti in alto, mentre nell'alfa è posto in basso. La chiusura ad anello di uno zucchero avviene per reazione emiacetalica intramolecolare tra il carbonio carbonilico e un ossidrile presente nella forma aperta. Il glucosio, nella sua forma lineare è un polidrossialdeide e può avvenire la reazione tra il gruppo aldeidico e uno degli ossidrili, nello specifico il penultimo (legato al carbonio 5). Si forma così un'emiacetale con un carbonio che lega un gruppo etere e un gruppo $\ce{-OH}$.
L'anello si chiude con un ponte O; essendo il gruppo $\ce{-CH2OH}$, al di sopra del piano dell'anello, il gruppo $\ce{OH}$ può essere dal medesimo lato di $\ce{CH2OH}$ (beta, cis) o dal lato opposto (alfa, trans). Possiamo dunque affermare che la forma ciclizzata beta presenta un'isomeria cis del gruppo ossidrile anomerico rispetto al gruppo $\ce{CH2OH}$ e viceversa quella alfa presenta un'isomeria trans. Le reazioni di ciclizzazione sono reversibili1): le reazioni di addizione nucleofila di aldeidi e chetoni sono infatti loro stesse reversibili, e possono avvenire in una direzione o l'altra in base alle condizioni in cui si trovano le sostanze.
Solo lo 0.02% delle molecole di un dato carboidrato, in media, non sono ciclizzate. L'una o l'altra forma ciclizzata può essere prevalente in base alle condizioni.