penentuan stereokimia pada monosakarida

Monosakarida, juga disebut Gula sederhana adalah salah satu senyawa dasar yang berfungsi sebagai bahan penyusun karbohidrat. Monosakarida adalah aldehida polihidroksi atau keton; yaitu, mereka adalah molekul dengan lebih dari satu gugus hidroksil (-OH), dan gugus karbonil (C=O) baik pada atom karbon terminal (aldosa) atau atom karbon kedua (Ketosa). Gugus karbonil bergabung dalam larutan air dengan satu gugus hidroksil membentuk senyawa siklik (hemi-asetal atau hemi-ketal).

a)       Kristal monosakarida tidak berwarna dan larut dalam air tetapi tidak larut dalam pelarut non polar.

b)       Umumnya monosakarida berasa manis.

c)       Susunan atom pada monosakarida tidak bercabang.

d)       Satu atom dari atom karbon membentuk ikatan ganda dengan atom oksigen membentuk gugus karbonil.

e)       Bila gugus karbonil ini membentuk pada ujung rantai karbon, monosakarida ini memiliki aldehid sehingga disebut aldosa, dan apabila gugus karbonil terbentuk pada atom karbon yang lain, monosakarida ini adalah suatu keton dan disebut ketosa.

f)        Diantara monosakarida glukosa (aldosa) dan fruktosa (ketosa) adalah yang paling banyak terdapat dialam.

      Monosakarida : terdiri atas 3-6 atom C dan zat ini tidak dapat lagi dihidrolisis oleh larutan asam dalam air menjadi karbohidrat yang lebih sederhana. tidak dapat dihidrolisis ke bentuk yang lebih sederhana. berikut macam-macam monosakarida : dengan ciri utamanya memiliki jumlah atom C berbeda-beda : triosa (C3), tetrosa (C4), pentosa (C5), heksosa (C6), heptosa (C7).

Triosa     : Gliserosa, Gliseraldehid, Dihidroksi aseton

Tetrosa   : threosa, Eritrosa, xylulosa

Pentosa  : Lyxosa, Xilosa, Arabinosa, Ribosa, Ribulosa

Hexosa   : Galaktosa, Glukosa, Mannosa, fruktosa

Heptosa  : Sedoheptulosa

Monosakarida

~ Aldosa (mis: Glukosa) memiliki gugus aldehid pada salhsatu ujungnya.

D-Glukosa

~ Ketosa (mis: Fruktosa) biasanya memiliki gugus keto pada atom C2

D-Fruktosa

Notasi D Vs L

Notasi D dan L dilakukan karena adanya atom C dengan konfigurasi asimetris seperti pada gliseraldehida.

Pembentukan Hemiasetal dan Hemiketal

Aldehid dan keton dapat bereaksi dengan alkohol membentuk hemiasetal dan hemiketal.

Hemiasetal dan hemiketal sikliks terbentuk jika gugus keton atau aldehid dan alkohol terbentuk dalam 1 molekul

Contoh : 4-Hidroksipentanal

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

misalnya: glukosa dan fruktosa.

Suatu aldosa seperti glukosa membentuk cincin piranosa lingkar enam. Adapun ketosa seperti fruktosa membentuk cincin furanosa lingkar lima.

Gambar 2. Glukosa membentuk cincin enam glukopiranosa. Dua isomer berbeda pada gugus –OH yang terikat pada atom C₁.

Pada struktur linear, gugus –OH dituliskan ke arah kanan untuk D–isomer atau ke arah kiri untuk L–isomer. Kedua isomer tersebut dikenal sebagai bentuk alfa (α) dan bentuk beta (β). Keduanya berbeda pada atom karbon pertama (C₁) dalam hal posisi gugus –OH.

 

Glukosa (C₆H₁₂O₆) dinamakan juga dekstrosa adalah komponen dari polisakarida seperti selulosa, pati, dan glikogen. Dalam medis, glukosa sering disebut gula darah sebab glukosa diketahui dalam aliran darah cukup melimpah.

Darah manusia normal mengandung sekitar 1 g L^–1. Orang yang berpenyakit diabetes tidak dapat mengasimilasi dan mengeliminasi glukosa melalui ginjal. Jika dalam 100 mL urine terdapat sekitar 8 – 10 g glukosa maka dapat diduga orang itu berpenyakit diabetes.

Gambar 3. Fruktosa melangsungkan reaksi reversibel menghasilkan bentuk isomer α dan isomer β dari cincin lima fruktofuranosa.

Fruktosa disebut juga levulosa atau gula buah, memiliki rumus molekul sama seperti glukosa, tetapi mengandung keton sebagai gugus fungsionalnya. Fruktosa yang terdapat pada buah-buahan dan madu merupakan monosakarida, ditemukan menyatu dengan glukosa dalam bentuk disakarida. Di antara semua sakarida, fruktosa paling manis. Fruktosa dua kali lebih manis dibandingkan dengan sukrosa dengan berat yang sama. Jika suatu sakarida dilarutkan dalam air, akan terjadi peristiwa yang disebut mutarotasi, yaitu rotasi optik dengan nilai yang khas untuk setiap sakarida. Peristiwa mutarotasi disebabkan perubahan bentuk dari isomer α menjadi isomer β atau sebaliknya.

Beberapa turunan dari monosakarida adalah penting. Asam askorbat (vitamin C) berasal dari glukosa. Gula Alkohol (alditol), yang dibentuk oleh reduksi (yaitu, penambahan hidrogen) monosakarida, termasuk sorbitol (glucitol) dari glukosa dan manitol dari mannosa; keduanya digunakan sebagai agen pemanis.

Monosakarida larut di dalam air dan rasanya manis, sehingga secara umum disebut juga gula. Penamaan kimianya selalu berakhiran -osa. Dalam Ilmu Gizi hanya ada tiga jenis monosakarida yang penting yaitu, glukosa, fruktosa dan galaktosa.

1. Glukosa

Glukosa merupakan suatu aldoheksosa, disebut juga dekstrosa karena memutar bidang polarisasi ke kanan. Glukosa merupakan komponen utama gula darah, menyusun 0,065- 0,11% darah kita.

Glukosa dapat terbentuk dari hidrolisis pati, glikogen, dan maltosa. Glukosa sangat penting bagi kita karena sel tubuh kita menggunakannya langsung untuk menghasilkan energi. Glukosa dapat dioksidasi oleh zat pengoksidasi lembut seperti pereaksi Tollens sehingga sering disebut sebagai gula pereduksi.

D-glukosa

β-D-glukosa

α-D-glukosa

2. Galaktosa

Galaktosa merupakan suatu aldoheksosa. Monosakarida ini jarang terdapat bebas di alam. Umumnya berikatan dengan glukosa dalam bentuk laktosa, yaitu gula yang terdapat dalam susu. Galaktosa mempunyai rasa kurang manis jika dibandingkan dengan glukosa dan kurang larut dalam air. Seperti halnya glukosa, galaktosa juga merupakan gula pereduksi. 

D-galaktosa

β-D-galaktosa

α-D-galaktosa

3. Fruktosa

Fruktosa adalah suatu heksulosa, disebut juga levulosa karena memutar bidang polarisasi ke kiri. Merupakan satu-satunya heksulosa yang terdapat di alam.  Fruktosa merupakan gula termanis, terdapat dalam madu dan buah-buahan bersama glukosa.

Fruktosa dapat terbentuk dari hidrolisis suatu disakarida yang disebut sukrosa. Sama seperti glukosa, fruktosa adalah suatu gula pereduksi.

(a)

(b)

                             Struktur fruktosa: (a) struktur terbuka (b) struktur siklis  

permasalahan: 

1. Mengapa Fruktosa disebut juga levulosa? tolong jelaskan!

2. Apakah ciri khas yang membedakan antara triosa, tetrosa, pentosa, heksosa, dan heptosa ?

3. Mengapa glukosa disebut sebagai gula pereduksi?

D-glukosa

β-D-glukosa

α-D-glukosa

D-galaktosa

β-D-galaktosa

α-D-galaktosa

(a)

 

(b)