Monosaccharide

Aller à la navigation Aller à la recherche

Monosaccharides (/ ˌMɒnoʊsækəraɪd, ˌmɒnə- /, du grec monos: single, saccharose: sucre), également appelés sucres simples, sont les unités les plus élémentaires des glucides.[1] Ce sont des unités fondamentales de glucides et ne peuvent pas être hydrolysées en composés plus simples. La formule générale est C
n
H
2n
O
n
. Ils sont la forme la plus simple de sucre et sont généralement des solides incolores, solubles dans l'eau et cristallins. Certains monosaccharides ont un goût sucré. Des exemples de monosaccharides comprennent le glucose (dextrose), le fructose (levulose) et le galactose. Les monosaccharides sont les éléments constitutifs des disaccharides (tels que le saccharose et le lactose) et des polysaccharides (tels que la cellulose et l'amidon). De plus, chaque atome de carbone qui supporte un groupe hydroxyle (donc tous les carbones sauf le carbone primaire et terminal) est chiral, donnant lieu à un certain nombre de formes isomères, toutes ayant la même formule chimique. Par exemple, le galactose et le glucose sont tous deux des aldohexoses, mais ont des structures physiques et des propriétés chimiques différentes.

Structure et nomenclature

A quelques exceptions près (par exemple, le désoxyribose), les monosaccharides ont cette formule chimique: CX(H2O)y, où conventionnellement X ≥ 3. Les monosaccharides peuvent être classés par le nombre X des atomes de carbone qu’ils contiennent: triose (3), tétrose (4), pentose (5), hexose (6), heptose (7), etc.

Le monosaccharide le plus important, le glucose, est un hexose. Des exemples d'heptoses comprennent les cétoses, le mannoheptulose et le sedoheptulose. Les monosaccharides avec huit carbones ou plus sont rarement observés car ils sont très instables. Dans les solutions aqueuses, les monosaccharides existent sous forme d'anneaux s'ils ont plus de quatre atomes de carbone.

Monosaccharides à chaîne linéaire

Les monosaccharides simples ont un squelette carboné linéaire et non ramifié avec un groupe fonctionnel carbonyle (C = O) et un groupe hydroxyle (OH) sur chacun des atomes de carbone restants. Par conséquent, la structure moléculaire d'un monosaccharide simple peut être écrite comme H (CHOH)n(C = O) (CHOH)mH, où n + 1 + m = X; de sorte que sa formule élémentaire est CXH2XOX.

Par convention, les atomes de carbone sont numérotés de 1 à X le long de la colonne vertébrale, à partir de la fin la plus proche du groupe C = O. Les monosaccharides sont les unités les plus simples des glucides et la forme la plus simple de sucre.

Si le carbonyle est en position 1 (c'est-à-dire n ou m est nul), la molécule commence par un groupe formyle H (C = O) - et est techniquement un aldéhyde. Dans ce cas, le composé est appelé un aldose. Sinon, la molécule a un groupe céto, un carbonyle - (C = O) - entre deux atomes de carbone; alors c'est formellement une cétone et est appelé un cétose. Les cétoses d'intérêt biologique ont généralement le carbonyle en position 2.

Les différentes classifications ci-dessus peuvent être combinées, donnant des noms tels que "aldohexose" et "ketotriose".

Une nomenclature plus générale des monosaccharides à chaîne ouverte combine un préfixe grec pour indiquer le nombre de carbones (tri-, tétrométriques, penta-, hexadécimaux, etc.) avec les suffixes "-ose" pour les aldoses et "-ulose" pour les cétoses.[2] Dans ce dernier cas, si le carbonyle n'est pas en position 2, sa position est alors indiquée par une infixe numérique. Donc, par exemple, H (C = O) (CHOH)4H est un pentose, H (CHOH) (C = O) (CHOH)3H est le pentulose et H (CHOH)2(C = O) (CHOH)2H est pent-3-ulose.

Stéréoisomères à chaîne ouverte

Deux monosaccharides avec des graphes moléculaires équivalents (même longueur de chaîne et même position carbonyle) peuvent encore être des stéréoisomères distincts, dont les molécules diffèrent par la disposition tridimensionnelle des liaisons de certains atomes. Cela ne se produit que si la molécule contient un centre stéréogénique, en particulier un atome de carbone chiral (relié à quatre sous-structures moléculaires distinctes). Ces quatre liaisons peuvent avoir l'une des deux configurations dans l'espace distinguées par leur franchise. Dans un simple monosaccharide à chaîne ouverte, chaque carbone est chiral sauf le premier et le dernier atome de la chaîne, et (dans les cétoses) le carbone avec le groupe céto.

Par exemple, la tricétose H (CHOH) (C = 0) (CHOH) H (glycérone, dihydroxyacétone) n'a pas de centre stéréogénique et existe donc sous la forme d'un stéréoisomère unique. L'autre triose, l'aldose H (C = O) (CHOH)2H (glycéraldéhyde), a un carbone chiral - le central, nombre 2 - qui est lié aux groupes -H, -OH, -C (OH) H2et - (C = O) H. Par conséquent, il existe deux stéréoisomères dont les molécules sont des images miroir les unes des autres (comme un gant gauche et un gant droit). Les monosaccharides avec quatre carbones ou plus peuvent contenir plusieurs carbones chiraux, de sorte qu'ils ont généralement plus de deux stéréoisomères. Le nombre de stéréoisomères distincts avec le même diagramme est limité par 2c, où c est le nombre total de carbones chiraux.

La projection de Fischer est un moyen systématique de dessiner la formule squelettique d'un monosaccharide acyclique, de sorte que l'attribution de chaque carbone chiral soit bien spécifiée. Chaque stéréoisomère d'un monosaccharide à chaîne ouverte simple peut être identifié par les positions (à droite ou à gauche) dans le diagramme de Fischer des hydroxyles chiraux (les hydroxyles attachés aux carbones chiraux).

La plupart des stéréoisomères sont eux-mêmes chiraux (distincts de leurs images miroir). Dans la projection de Fischer, deux isomères à image miroir diffèrent en ayant les positions de tous les hydroxyles chiraux inversées de droite à gauche. Les isomères image miroir sont chimiquement identiques dans les environnements non chiraux, mais ont généralement des propriétés biochimiques et des occurrences très différentes dans la nature.

Bien que la plupart des stéréoisomères puissent être organisés en paires de formes d'image miroir, certains stéréoisomères non chiraux sont identiques à leurs images en miroir, en dépit de leurs centres chiraux. Cela se produit chaque fois que le graphe moléculaire est symétrique, comme dans les 3-cétopentoses H (CHOH)2(CO) (CHOH)2H, et les deux moitiés sont des images miroir l'une de l'autre. Dans ce cas, la mise en miroir équivaut à une rotation d'un demi-tour. Pour cette raison, il n'y a que trois stéréoisomères distincts de 3-cétopentose, même si la molécule possède deux atomes de carbone.

Les stéréoisomères distincts qui ne sont pas des images miroir l'un de l'autre ont généralement des propriétés chimiques différentes, même dans des environnements non chiraux. Par conséquent, chaque paire de miroirs et chaque stéréoisomère non chiral peuvent recevoir un nom de monosaccharide spécifique. Par exemple, il existe 16 stéréoisomères d'aldohexose distincts, mais le terme "glucose" désigne une paire spécifique d'aldohexoses en miroir. Dans la projection de Fischer, l'un des deux isomères du glucose a l'hydroxyle à gauche sur C3 et à droite sur C4 et C5; tandis que l'autre isomère a le motif inversé. Ces noms de monosaccharides spécifiques ont des abréviations conventionnelles à trois lettres, comme "Glu" pour le glucose et "Thr" pour le thréose.

En général, un monosaccharide avec n carbones asymétriques a 2n les stéréoisomères. Le nombre de stéréoisomères à chaîne ouverte pour un monosaccharide d'aldose est supérieur d'un à celui d'un monosaccharide de cétose de même longueur. Chaque cétose aura 2(n−3) les stéréoisomères où n > 2 est le nombre de carbones. Chaque aldose aura 2(n−2) les stéréoisomères où n > 2 est le nombre de carbones.Celles-ci sont également appelées épimères qui ont la disposition différente des groupes -OH et -H au niveau des atomes de carbone asymétriques ou chiraux (ceci ne s'applique pas aux carbones ayant le groupe fonctionnel carbonyle).

Configuration des monosaccharides

Comme beaucoup de molécules chirales, les deux stéréoisomères du glycéraldéhyde vont progressivement faire pivoter la direction de polarisation de la lumière polarisée linéairement au passage, même en solution. Les deux stéréoisomères sont identifiés par les préfixes - et L- selon le sens de la rotation: -Glyceraldehyde est dextrogyre (tourne l'axe de polarisation dans le sens des aiguilles d'une montre), tandis que LLe glycéraldéhyde est lévogyre (il tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre).

D- et L-glucose

le - et L- les préfixes sont également utilisés avec d'autres monosaccharides, afin de distinguer deux stéréoisomères particuliers qui sont des images miroir l'un de l'autre. Pour cela, on considère le carbone chiral le plus éloigné du groupe C = O. Ses quatre liaisons doivent être connectées à -H, -OH, -C (OH) H et au reste de la molécule. Si la molécule peut être tournée dans l’espace de sorte que les directions de ces quatre groupes correspondent à celles des groupes analogiques dans -glyceraldehyde C2, alors l'isomère reçoit le - préfixe. Sinon, il reçoit le L- préfixe.

Dans la projection de Fischer, le - et L- les préfixes spécifient la configuration à l’atome de carbone qui est le deuxième en partant du bas: - si l'hydroxyle est à droite et L- si c'est du côté gauche

Notez que le - et L- les préfixes n'indiquent pas le sens de rotation de la lumière polarisée, ce qui est un effet combiné de la disposition de tous les centres chiraux. Cependant, les deux énantiomères feront toujours pivoter la lumière dans des directions opposées, du même montant. Voir aussi système d / l.

Cyclisation des monosaccharides

Un monosaccharide passe souvent de la forme acyclique (chaîne ouverte) à une forme cyclique, par une réaction d'addition nucléophile entre le groupe carbonyle et l'un des hydroxyles de la même molécule. La réaction crée un anneau d'atomes de carbone fermé par un atome d'oxygène pontant. La molécule résultante a un groupe hémiacétal ou hémicétal, selon que la forme linéaire était un aldose ou un cétose. La réaction est facilement inversée, ce qui donne la forme originale de la chaîne ouverte.

Dans ces formes cycliques, l'anneau a habituellement 5 ou 6 atomes. Ces formes sont appelées respectivement furanoses et pyranoses - par analogie avec le furane et le pyrane, les composés les plus simples avec le même cycle carbone-oxygène (bien qu'ils ne possèdent pas les doubles liaisons de ces deux molécules). Par exemple, l'aldohexose glucose peut former une liaison hémiacétal entre l'hydroxyle sur le carbone 1 et l'oxygène sur le carbone 4, donnant une molécule avec un cycle à 5 éléments, appelée glucofuranose. La même réaction peut avoir lieu entre les carbones 1 et 5 pour former une molécule avec un cycle à 6 chaînons, appelé glucopyranose. Les formes cycliques avec un cycle de 7 atomes (le même que celui de l'oxépane), rarement rencontrées, sont appelées heptoses.

Conversion entre les formes furanose, acyclique et pyranose du D-glucose.
Formes de pyranose de certains sucres de pentose.
Formes de pyranose de certains sucres hexoses.

Pour de nombreux monosaccharides (y compris le glucose), les formes cycliques prédominent, à l'état solide et en solution. Par conséquent, le même nom est couramment utilisé pour les isomères à chaîne ouverte et à chaîne fermée. Ainsi, par exemple, le terme "glucose" peut signifier le glucofuranose, le glucopyranose, la forme à chaîne ouverte, ou un mélange des trois.

La cyclisation crée un nouveau centre stéréogénique sur le carbone carbonylé. Le groupe -OH qui remplace l'oxygène du carbonyle peut se retrouver dans deux positions distinctes par rapport au fond de panier central de l'anneau. Ainsi, chaque monosaccharide à chaîne ouverte produit deux isomères cycliques (anomères), désignés par les préfixes α- et β-. La molécule peut changer entre ces deux formes par un processus appelé mutarotation, qui consiste en une inversion de la réaction de formation de cycle suivie par une autre formation de cycle.[3]

Projection Haworth

La structure stéréochimique d'un monosaccharide cyclique peut être représentée dans une projection de Haworth. Dans ce schéma, l'isomère a pour la forme pyranose d'un D-aldohexose a le -OH du carbone anomère au-dessous du plan des atomes de carbone, tandis que l'isomère β a le -OH du carbone anomère au-dessus du plan. Les pyranoses adoptent généralement une conformation similaire à celle du cyclohexane. Dans cette conformation, l'isomère α a la position axiale du groupe OH du carbone anomère, tandis que l'isomère β a la position OH du carbone anomère en position équatoriale (en tenant compte des sucres D-aldohexose).[4]

  • α--Glucopyranose

  • β--Glucopyranose

Dérivés

Il existe un grand nombre de monosaccharides modifiés biologiquement importants:

  • Sucres aminés tels que:
    • Galactosamine
    • Glucosamine
    • Acide sialique
    • N-acétylglucosamine
  • Sulfosugars tels que:
    • Sulfoquinovose
  • autres
    • acide ascorbique
    • mannitol

Voir également

  • Réduire le sucre
  • Sucre acide
  • Alcool de sucre
  • Disaccharide

Remarques

  1. ^ "Les glucides". Chimie pour les biologistes. Société royale de chimie. Récupéré 10 mars 2017.
  2. ^ "Les glucides". Chimie pour les biologistes. Société royale de chimie. Récupéré 10 mars 2017.
  3. ^ Pigman, William Ward; Anet, E. F. L. J. (1972). "Chapitre 4: Mutarotations et actions des acides et des bases". Dans Pigman et Horton. Les glucides: chimie et biochimie Vol 1A (2e éd.). San Diego: Presse académique. pp. 165-194.
  4. ^ UICPA, Compendium de la terminologie chimique, 2e éd. (le "Livre d'Or") (1997). Version corrigée en ligne: (2006-) "Représentation Haworth".

Les références

  • McMurry, John. Chimie organique. 7 e éd. Belmont, Californie: Thomson Brooks / Cole, 2008.

Liens externes

Chercher monosaccharide en Wiktionnaire, le dictionnaire gratuit.
  • Nomenclature des glucides
  • v
  • t
  • e
Sucre (comme produit alimentaire)
Liste des sucres et des produits sucrés
Chimie
  • Monosaccharide
    • Fructose
    • Galactose
    • Glucose
    • Xylose
  • Disaccharide
    • Lactose
    • Maltose
    • Saccharose
    • Trehalose
  • Sucre gratuit
  • Réduire le sucre
Sources
  • Betterave à sucre
  • Canne à sucre
  • Nectar d'agave
  • Bouleau
  • Noix de coco
  • Rendez-vous amoureux
  • Miellat
  • Érable
  • Paume
Des produits
Sirops
  • Sucre candi
  • Cheong
    • Maesil-Cheong
    • Mogwa-Cheong
    • Yuja-Cheong
  • Sirop de maïs
  • Sirop de glucose
  • sirop de sucre roux
  • Sirop de maïs riche en fructose
  • Sirop de maïs à haute teneur en maltose
  • Mon chéri
  • Sirop de sucre inversé
  • Kuromitsu
  • sirop d'érable
  • La mélasse
  • Miel de pin
  • Le sirop de canne de Steen
  • Mélasse
Formes solides
  • marron
    • Peen tong
  • Chancaca
  • Fructose cristallin
  • Gelling
  • Gula Melaka
  • Jaggery
  • Misri
  • Mizuame
  • Sucre de mélasse
  • Muscovado
  • Plume
  • Sucre de canne non centrifuge
  • Panela
  • Réserve de plantation
  • En poudre
  • Conservation
  • Bonbons de roche
  • Sucanat
  • Bonbon
    • Sucre d'orge
    • Caramel au beurre
    • Bonbons
    • Difficile
    • Caramel au beurre
  • Verre à sucre
  • Pain de Sucre
  • Wasanbon
Autres formes
  • Caramel
  • Fil à barbe à papa
  • Aliments à base de sucre d'érable
  • Rhum
  • Alcool de sucre
  • Confiserie au sucre
  • Jus de canne à sucre
  • Tuzemák
  • Édulcorants non raffinés
Industrie
Production
  • Bouillerie
  • Plantation
    • Casa Grande
  • Raffinerie
  • Buisson de sucre
  • Moulin à canne à sucre
  • Engenho
  • Batey
  • Zafra
Par région (actuel)
  • Cuba
  • Caraïbes
  • Philippines
  • Sri Lanka
  • Programme sucre américain
Par région (historique)
  • Antilles danoises
  • Fidji
  • Hawaii
Histoire
  • Loi de 1798 sur l'amélioration
  • Blackbirding
  • Commerce de mélasse coloniale
  • Rébellion de Demerara de 1823
  • Holing Cane
  • Loi sur la mélasse
  • Traité de réciprocité de 1875
  • L'esclavage dans les Caraïbes britanniques et françaises
  • Loi sur le sucre
  • Loi sur les droits sur le sucre 1846
  • Intervention sur le sucre
  • Taiwan Sugar Railways
  • Commerce triangulaire
Culture
  • Recadrer
  • Maison de sucre
  • Le sucre
  • Pincées de sucre
  • Sachet de sucre
    • Sucrologie
  • Sugar people
  • Mésange de sucre
  • Sculpture de sucre
  • Mine Treacle
en relation
  • Sucre ajouté
  • Aliments sucrés aborigènes australiens
  • La bagasse
  • Sirop de malt d'orge
  • Sirop de riz brun
  • Couteau de canne
  • Sirop aromatisé
  • Sirop de fruits
    • Date miel
    • Grain de raisin
    • Jallab
  • Effets sur la santé
  • Nectar
  • La dépendance au sucre
  • Les sucres dans le vin
    • Sucre résiduel
  • Substitut du sucre
  • Boisson sucrée
  • Édulcorant
  • Douceur
  • Vinasse
  • Sirop de Yacón
  • Catégorie Catégorie
  • Catégorie Production
  • v
  • t
  • e
Types de glucides
Général
  • Aldose
  • La cétose
  • Furanose
  • Pyranose
Géométrie
  • Anomer
  • Conformation du cyclohexane
  • Mutarotation
Des monosaccharides
Les dioses
  • Aldodiose
    • Glycolaldéhyde
Trioses
  • Aldotriose
    • Glycéraldéhyde
  • Kétotriose
    • Dihydroxyacétone
Tétroses
  • Aldotétroses
    • Érythrose
    • Threose
  • Kétotétrose
    • Érythrulose
Pentoses
  • Aldopentoses
    • Arabinose
    • Lyxose
    • Le ribose
    • Xylose
  • Kétopentoses
    • Ribulose
    • Xylulose
  • Sucres désoxy
    • Désoxyribose
Les hexoses
  • Aldohexoses
    • Allose
    • Altrose
    • Galactose
    • Glucose
    • Gulose
    • Idose
    • Mannose
    • Talose
  • Kétohexoses
    • Fructose
    • Psicose
    • Sorbose
    • Tagatose
  • Sucres désoxy
    • Fucose
    • Fuculose
    • Rhamnose
Les heptoses
  • Cétoheptoses
    • Mannoheptulose
    • Sedoheptulose
Au dessus de 7
  • Octoses
  • Nonoses
    • Acide neuraminique
Plusieurs
Disaccharides
  • Cellobiose
  • Isomaltose
  • Isomaltulose
  • Lactose
  • Lactulose
  • Maltose
  • Saccharose
  • Trehalose
  • Turanose
Trisaccharides
  • Maltotriose
  • Mélézitose
  • Raffinose
Tétrasaccharides
  • Stachyose
Autre
oligosaccharides
  • L'acarbose
  • Fructooligosaccharide (FOS)
  • Galactooligosaccharide (GOS)
  • Isomaltooligosaccharide (IMO)
  • Maltodextrine
Polysaccharides
  • Bêta-glucane
    • Bêta-glucane d'avoine
    • Lentinan
    • Sizofiran
    • Zymosan
    • Cellulose
    • Chitine
  • Chitosan
  • Dextrine / Dextran
  • Fructose / Fructan
    • Inuline
  • Galactose / galactane
  • Glucose / Glucane
    • Glycogène
  • Hémicellulose
  • Levan beta 2 → 6
  • Lignin
  • Mannan
  • Pectine
  • Amidon
    • Amylopectine
    • Amylose
  • Gomme de xanthane
Contrôle d'autorité
  • GND: 4170482-4
  • LCCN: sh85086973
  • NDL: 00572703
Récupérée de «https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Monosaccharide&oldid=852084511»
4.3
Note utilisateur: 31
5
15
4
5
3
3
2
3
1
1