Kimia organik 4

KARBOHIDRAT
Monosakarida
Disakarida
Oligosakarida
Polisakarida

KIMIA KARBOHIDRAT
Karbohidrat adalah senyawa
polihidroksi aldehid atau
polihidroksiketon. Oleh karena itu
karbohidrat mempunyai dua
gugus fungsional yang penting :
* Gugus hidroksil
* Gugus keton/aldehid

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

Monosakarida
 Satuan

karbohidrat yang paling

sederhana dengan rumus CnH2nOn dimana
n = 3 – 8 C3H6O3 : triosa C4H8O4 : tetrosa
dan seterusnya.
 Macam-macam monosakarida
a. Aldosa : monosakarida yang
mengandung
gugus aldehid
Contoh : Gliseraldehid

Monosakarida


Satuan karbohidrat yang paling sederhana
dengan rumus CnH2nOn dimana n = 3 – 8
C3H6O3 : triosa
C 4H8O4 : tetrosa
C 5H10O4 :
pentosa
C6H12O4 : heksosa



Macam-macam monosakarida
a. Aldosa : monosakarida yang mengandung
gugus aldehid.
Contoh : Gliseraldehid
b. Ketosa : monosakarida yang mengandung
gugus keton
Contoh: Dihidroksiaseton

Contoh : Gliseraldehida
O

C
H
H

C*
C

O

H
OH
OH

H

( D - gliseraldehid)

C
HO

H
*
C
H
H2C

OH

L - gliseraldehid

b. Ketosa : monosakarida yang
mengandung
gugus keton
Contoh : Dihidroksiaseton
Contoh : Dihidroksiaseton

H
H

H

C

OH

C

O

C

OH

Proyeksi Fisher

H

Penamaan D, L monosakarida

Penamaan Monosakarida D,
L
 Monosakarida

diberi nama D jika
gugus -OH pada atom C* yang
O
C O

letaknya paling jauh
dari
gugus
atau
C
H
terletak disebelah kanan.

 Monosakarida

diberi nama L jika
gugus OH pada atom C* tersebut
berada disebelah kiri.

Contoh
CHO

CHO

H

C * OH
*
C OH

H

C* OH

H

HO

C

H

HO

C

H

CH2OH

CH2OH
D-(-)-ribosa
(D-aldosa)

L-eritrosa
(L-aldosa)

C

Turunan D-aldosa

H

H
OH

CH2OH

D-(+)-gliseraldehida

O
C

O

H

H
OH

H

OH

O

C
HO

OH
H

H

OH

CH2OH

CH2OH

D-(-)-eritrosa

D-(-)-tetrosa

CHO

CHO

H

OH

HO

H

OH

H

OH

HO

H

OH

H

OH

H

H

CH2OH

D-(-)-ribosa
CHO

CHO
H

OH

HO

H

OH

H

H

OH

H

OH
CH2OH

D-(+)-alosa

H

H

OH

HO

H

H

HO

H

CH2OH

D-(-)-arabinosa

D-(+)-xilosa

CHO

H

OH

CH2OH

CHO

CHO

D-(-)-liksosa
CHO

H

OH HO

H

OH HO

H

H

H

OH

H

OH HO

H

OH

H

OH

H

OH HO

H

HO

HO

H

OH

H

OH

H

OH

OH

CH2OH

CH2OH

H

CH2OH

D-(+)-altrosa D-(+)-glukosa D-+)-manosa D-(-)-gulosa

H

OH
CH2OH

CHO

CHO

H

HO

OH
CH2OH

OH HO

CH2OH

H

CHO

CHO

H

H

OH HO

H

H

HO

H

H

HO

H

OH
CH2OH

H

OH
CH2OH

D-(-)-idosa D-(+)-galaktosa D-(-)-talosa

Turunan Dketosa

CH2OH
O

Atom C kiral pada
ketopentosa
(proyeksi Fisher): C
no 3 dan 4

CH2OH
CH2OH
O
H

OH
CH2OH

CH2OH

Dihidroksiaseton

Jumlah stereo
isomer pada
ketopentosa
D-eritulosa
(proyeksi
Fisher)
...
CH OH
2

O

O
HO
H

H

H

OH

OH

H

OH
CH2OH

CH2OH

D-xilulosa

D-ribulosa
CH2OH

CH2OH

CH2OH

O

CH2OH

O

O

O

H

HO

H

H

OH

H

H

OH

HO

H

H

OH

HO

H

OH

H

OH

H

OH

H

HO

CH2OH

CH2OH

D-psikosa

D-sorbosa

CH2OH

D-fruktosa

OH
H
OH
CH2OH

D-tagatosa

Heksosa yang paling banyak di
alam
CHO
CH2OH
CHO
H

C

OH HO

C

O
H

H

HO

C

H

H

C

OH

C

OH

HO

C

H

H

C

OH

C

OH

H

C

OH

H

C

OH

HO

C

H
H

CH2OH
D - glukosa

CH2OH

CH2OH
D-galaktosa

D - aldoheksosa

D - fruktosa

D - ketoheksosa

Enansiomer and epimer
H

H
H

H

C

O

H

C

OH

H

C

OH

CH2OH

C

O

C

O

C

O

HO

C

H

HO

C

H

OH

C

H

HO

C

H

HO

C

H

OH

C

H

H

C

OH

HO

C

H

H

C

OH

H

C

OH

CH2OH

Dua
buah aldotetrosa ini
these two aldotetroses are enantiomers.
enansiomer,
suatuthat are mirror
They are stereoisomers
stereoisomer
yang
images of each other
merupakan bayangan cermin
satu sama lain.

CH2OH

CH2OH

Kedua
iniC-4
adalah
these aldoheksosa
two aldohexoses are
epimers.
epimer
C-4,only
perbedaan
hanya
they differ
in the position
of the
pada
posisigroup
OHonpada
sebuah carbo
hydroxyl
one asymmetric
(carbon
4)
atom
C asimetri
yaitu Carbon 4

Representasi Struktur Gula
Struktur glukosa atau karbohidrat yang lain
dapat digambarkan dalam 3 bentuk
stereokimia sebagai berikut:
 Proyeksi Fisher: rantai lurus (linier)
 Proyeksi Haworth: siklik/cincin sederhana
 Konformasi: konfigurasi kursi dan perahu

Struktur Siklis
Monosakarida
 Aldehid

/ keton dapat bereaksi dengan
alcohol membentuk hemiasetal /
OH
hemiketal
.
O
+
R

C

H

+ H3C

O
..

H

R

Hemiasetal

O
C

OCH3

H

Aldehid

R

C

OH
R' + H3C

O

H

R

C

OCH3

R'
Keton

Hemiketal



Hemiasetal atau hemiaketal siklis terbentuk jika
gugus keton/aldehid dan alkohol terdapat
dalam 1 molekul. Contoh : 4 – hidroksipentanal
CH2

CH2
CH

CH
H3C

OH

O

H3C

H2C

CH2

CH

CH

O

hemiasetal siklis

 Monosakarida dapat membentuk struktur siklik

karena dalam molekulnya terdapat ……..
- atom C*
- gugus aldehid
- carbonyl dan hidroksil - gugus keton
- gugus hidroksil

OH

H

Contoh :
PembentukanH
hemiasetal HO
pada glukosaH
H

O
C
C

OH

CH
C
C

OH
OH

CH2OH

H
H

C
C
*
C

HO

C

H

C

karbon anomerik
HO

OH
OH

H
O

OH

HO

C
C

*

H

C

OH

C

H

C

OH

C

C

CH2OH

CH2OH

 - glukosa
 ]= + 112o

 - glukosa
 ]= + 19o

O

 Pada

glukosa, hemiasetal siklis terbentuk
antara gugus aldehid pada C1 dengan gugus
OH pada C5 sehingga membentuk
cincin-6 yang stabil.
 Dalam bentuk hemiasetal siklis:
atom C1 bersifat kiral  C anomerik
sehingga memberikan 2 kemungkinan struktur
isomer
D-glukosa :
1.
2.

 - D – glukosa
 - D – glukosa

keduanya merupakan senyawa berbeda dengan sifat
yang sangat berbeda.

SIFAT-SIFAT FISIK
[]

Sifat-sifat Fisik (lanjutan)
 - D – glukosa




- kristal
- m.p. 146
- []D = + 112

 - D – glukosa
- padat  > 98C
- m.p. = 150C
- []D = + 19

Mutarotasi


dalam
 - D – glukosa air
+112o
+52



 - D – galaktosa
+ 151
+84



 - D – fruktosa
+ 21

-92

 - D – glukosa
+19o
 - D – galaktosa
- 53
 - D – fruktosa
-133

POLARIMETRY
Measurement of optical activity in chiral or
asymmetric molecules using plane polarized
light
Certain molecules be chiral
- because of certain atoms or
- because of chiral axes or chiral planes
Measurement uses an instrument called a
polarimeter

Proyeksi Fisher & Struktur
Haworh
H

C

OH

H

C

OH

HO

C

H

H

C

OH

O

↔

C

H

C

O

H

C

OH

HO

C

H

H

C

OH

C

OH

H

CH2OH

HO

C

H

H

C

OH

HO

C

H

H

C

OH

C

CH2OH

 - D - glukosa

O

CH2OH

proyeksi Fisher

CH2OH

 - D - glukosa
CH2OH

O

O
*

OH

OH ()

OH
OH

Struktur Haworth

OH
OH

OH
*
H

()

Struktur Haworth dan Konformasi
Kursi
CH OH
CH OH
2

2

O

O
*

OH

OH ()

OH

*

OH

Struktur Haworth

H

OH

OH

OH
()

OH

Konformasi kursi
HOH2C

HOH2C

O

HO

O

HO
*

HO

*

HO

OH

(e)
OH ()

OH
H

(a)

OH


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

 Gugus

fungsi yang ada pada
monosakarida . .
 Gugus fungsi yang ada pada ketosa . .
 Atom C kiral pada aldoheksosa

Tingkat kemanisan
monosakarida dan disakarida
Monosakarida
Disakarida
 D – fruktosa
174
Sukrosa
100
 D – glukosa 74
Laktosa 0.16
 D – xylosa 0.40
 D – galaktosa 0.22

Beberapa Reaksi
Monosakarida

1. Reaksi Oksidasi




Berdasarkan kemampuannya untuk
mereduksi pereaksi (Tohlens, Benedict,
Fehling), monosakarida dapat
digolongkan :
1. Gula pereduksi
2. Gula non pereduksi
Monosakarida dapat mereduksi TBF
karena pada monosakarida terdapat
gugus aldehid atau gugus  -hidroksi
keton, yang akan dioksidasi oleh TBF
menjadi karboksilat/keton.

Semua monosakarida
adalah Gula Pereduksi
CHO
HC
HO

OH
+ Cu2+

C
C
C

O

OH • Benedict
OH

CH2OH

• Fehling

HO

C

OH

C

OH

merah bata

C
C

OH

C

OH

CH2OH
D - glukosa

+ Cu2O

asam D - glukonat

 Oksidasi

aldosa oleh pereaksi TBF
menghasilkan asam
monokarboksilat: Asam Aldonat.
 Oksidasi aldosa dengan oksidator
kuat (HNO3 panas) menghasilkan
asam dikarboksilat karena HNO3
selain mengoksidasi gugus aldehid
juga mengoksidasi gugus CH2OH
terminal

HO

Reaksi dg HNO3

CHO
C
HO

C

OH
HNO 3

C



HO

OH

C

C

OH

C

OH

C

OH

C

OH

COOH

CH2OH
D - glukosa
CHO
C

COOH

asam D - glukarik

Reaksi dg Tohlens
OH

C
+ Ag+

C

COOH

HO

OH
+ Ag

C

C

OH

C

OH

C

OH

C

OH

CH2OH

CH2OH

Cermin pera

2. Reaksi reduksi
Gugus karbonil dari monosakarida dapat
direduksi menjadi alkohol oleh beberapa
pereaksi menghasilkan alditol
CH2

CHO
C
HO

C

C

OH
+ H2

katalis
logam

HO

OH
OH

C

C

OH

C

OH

C

OH

C

OH

CH2OH
D - glukosa

CH2OH
D -glukitol (sorbitol)

Reduksi monosakarida


Dapat dilakukan dengan:

 Logam + H2






 enzimatis
Produknya polyol gula alkohol (alditol)
glucose membentuk sorbitol (glucitol)
mannose membentuk mannitol
fructose membentuk mannitol + sorbitol
glyceraldehyde membentuk glycerol

Sugar alcohols are very
useful







Mannitol is used as an osmotic diuretic
Glycerol is used as a humectant and can be
nitrated to nitroglycerin
Sorbitol can be dehydrated to tetrahydropyrans
and tetrahydrofuran compounds (sorbitans)
Sorbitans are converted to detergents known as
spans and tweens (used in emulsification
procedures)
Sorbitol can also be dehydrated to 1,4,3,6dianhydro-D-sorbitol (isosorbide) which is nitrated
to ISDN and ISMN (both used in treatment of
angina)

3. Reaksi pembentukan glikosida
Reaksi antara monosakarida
hemiasetal/hemiketal siklis dengan 1 molekul
alkohol membentuk asetal/ketal. Pada reaksi
ini gugus OH pada C – anomerik digantikan
oleh
CH
CH2OH
2OH gugus OR dari alcohol.



O

OH

+ CH3OH

*

OH

H

OH
OH

-D-glukopiranosa

O

H+

OCH 3

+ H2O

*

OH

H

OH
OH

metil--D-glukopiranosida

Ikatan glikosida
(nonpereduk
si)

Glikosida terbentuk antara gugus OH pada atom C …..
(kiral/anomer/no 1) monosakarida ……

Ikatan Glikosidik
 Asetal/ketal

seperti ini dinamakan
glikosida dan ikatan antara karbon
anomerik dengan gugus OR disebut
ikatan glikosidik.
 Glikosida dinamai berdasarkan nama
monosakaridanya, dengan mengganti
akhiran –a dengan –ida.
 Misal: glukosa  glukosida
manosa  manosida

DISAKARIDA
 Disakarida

adalah karbohidrat yang
terdiri dari 2 satuan monosakarida.
 Dua monosakarida dihubungkan
dengan ikatan glikosidik antara Canomerik dari satu unit monosakarida
dengan gugus –OH dari unit
monosakarida yang lainnya.
 Beberapa disakarida yang sering
dijumpai :
 Maltosa, Selobiosa, Laktosa, Sukrosa

JENIS DISAKARIDA
 Selubiosa

 -D-Glukosa + -D-

Glukosa
 Maltosa
 -D-Glukosa
Glukosa
 Sukrosa  -D-Glukosa
Fruktosa
 Laktosa  -D-Glukosa
Galaktosa

+ -D+ -D+ -D-

MALTOSA
CH2OH

CH2OH
O

H
*

OH

1'

OH

OH
*

OH

4

O

OH

O

H

H



OH


Ikatan -1',4 glikosidik

HOH2C

O

Karbon glikosidik

HO
HO
OH

1'
O

HOH2C

4

O
()

HO

4-O-( D-glukopiranosil)- D-glukopiranosa
(Maltosa)

OH
H

OH

IKATAN PADA MALTOSA


Pada maltosa, ikatan glikosidik terjadi pada
atom C-1’ dari satu glukosa dengan atom C4 dari glukosa yang lain, sehingga
ikatannya disebut ikatan glikosidik- -1,4



Karbon anomerik di unit glukosa sebelah
kanan pada maltosa dalam bentuk
hemiasetal, sehingga akan dapat
berkesetimbangan dengan struktur terbuka.
Oleh karena itu maltosa dpt bereaksi + dg
Tohlens

SELOBIOSA
CH2OH
O

H

CH2OH
O

o 4
*

OH

*

OH

H

1'

OH
HOH2C



OH

H

OH

OH



Ikatan -1',4 glikosidik

O

H

HO

HO

O

HO
OH

1'
H

OH

4
H

CH2OH

4-O-( D-glukopiranosil)- D-glukopiranosa
(Selubiosa)

H ()
OH

O

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
 Diare setelah minum susu, disebabkan
karena tidak memiliki enzim laktase
(galaktosidase), sehingga tidak dapat
mencerna laktosa dalam susu.
 Galaktosemia adalah penyakit gangguan
metabolisme galaktosa, berakibat
penumpukan galaktosa dalam darah: sirosis
hepatik, hepatomegali, katarak, retardasi
mental


Struktur Laktosa

CH2OH

CH2OH
O

OH

O

H
o 4
*

OH

*

OH

OH

1'
OH

H
OH

OH
HOH2C

H



Ikatan -1',4 glikosidik

O

H
HOH2C

H
HO

O
OH



1'

4

O
H

HO
OH

4-O-( D-galaktopiranosil)- D-glukopiranosa
(Laktosa)

(
OH

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.

Struktur Sukrosa
CH2OH
O

OH

1'

*

OH

HO

H

HOH2C

O
H

H
CH2OH

O

OH

OH

2

konfigurasi 

CH2OH
OH

OH

HO

O

OH

O

H



OH
CH2OH

O

2
()

CH2OH

H

POLISAKARIDA
 Karbohidrat

yang mengandung banyak
monosakarida dan mempunyai berat
molekul yang besar
 Hidrolisis polisakarida secara sempurna
akan menghasilkan satu/beberapa jenis
monosakarida
 Unit-unit monosakarida dihubungkan
secara linier atau bercabang
 Jenis polisakarida :
 pati


 selulosa
 hemiselulosa

PATI
 Polisakarida

yang tersimpan dalam

tumbuhan.
 Merupakan komponen utama pada
biji-bijian, kentang, jagung dan beras
 Tersusun atas unit D-glukosa yang
dihubungkan oleh ikatan glikosidik 1,4 Rantai cabang dihubungkan oleh
ikatan glikosidik -1,6

JENIS PATI






AMILOSA:

20 % bagian pati,
tersusun atas 50 – 300

unit glukosa
melalui ikatan -1,4 glikosidik
larut di dalam air
AMILOPEKTIN : 80 % bagian pati,
Tersusun atas 300 – 5.000 unit glukosa
melalui ikatan glikosidik dan -1,6
Setiap 25-50 unit glukosa dihubungkan oleh ikatan
-1,4. Rantai-rantai berikatan -1,4 tesebut
dihubung-silangkan melalui ikatan -1,6 sehingga
menghasilkan struktur bercabang dengan Mr tinggi
Strukturnya bercabang  sangat besar (Mr besar) 
tidak larut dalam air

GLIKOGEN







Karbohidrat penyimpan energi yang
tersimpan dalam hewan
Mr Glikogen > pati
Tersusun lebih dari 100.000 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.

POLISAKARIDA LAIN
 Selulosa:

polimer tidak bercabang dari
glukosa melalui ikatan -1,4-glikosidik
 Kitin : polisakarida yang mengandung
nitrogen, membentuk cangkang
krustasea dan kerangka luar serangga
 Pektin : polimer linier dari Dgalakturonat melalui ikatan 1,4-glikosidik. Terdapat pada buah-buahan
dan buni-bunian