Upload
muhammmadmanaf
View
225
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
1/53
KARBOHIDRAT
KIMIA DASAR II
LABORATORIUM KIMIA ORGANIKDEPARTEMEN KIMIA – FST UNAIR
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
2/53
Karbohidrat adalah
senyawa polihidroksi aldehidatau polihidroksiketon.
• Oleh karena itu karbohidrat mempunyaidua gugus fungsional yang penting :
* Gugus hidroksil* Gugus keton/aldehid
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
3/53
Penggolongan Karbohidrat
•Monosakarida :Karbohidrat yang paling sederhana dan tidak dapatdihidrolisis lebih lanjut
• Disakarida
Karbohidrat yang mengandung 2 satuanmonosakarida
• Oligosakarida
Karbohidrat yang jika dihidrolisis menghasilkan 3 – 8
satuan monosakarida• Polisakarida
Karbohidrat yang jika dihidrolisis menghasilkanbanyak satuan monosakarida
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
4/53
Monosakarida
Satuan karbohidrat yang paling sederhana dengan
rumus CnH2nOn dimana n = 3 – 8
C3
H6
O3
: triosa
C4H8O4 : tetrosa
dan seterusnya.
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
5/53
Macam-macam monosakarida
a.Aldosa :
monosakarida yang mengandung
gugus aldehid
b. Ketosa :
monosakarida yang mengandung
gugus keton
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
6/53
6
Atom karbon Aldosa ketosa
3 Aldotriosa Ketotriosa
4 Aldotetrosa Ketotetrosa
5 Aldopentosa Ketopentosa
6 Aldoheksosa Ketoheksosa
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
7/53
5/20/2014 7
contoh
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
8/53
BEBERAPA GULA YANG PENTING
5/20/2014 8
D-Gliseraldehid : karbohidrat paling sederhana
D-Glukosa : penting dalam dietD-Fruktosa : gula paling manis
D-Galaktosa : penyusun gula susu
D-Ribosa : ditemukan pada RNA
D-Glukosa
- Suatu gula aldoheksosa
-Nama umum: dekstrosa, gula
anggur, gula darah
- Gula paling penting dalam diet
-Senyawa organik yg paling banyakditemukan di alam
- Kadar dalam darah + 0,1%
D-Fruktosa
-Gula umum yg lain
- Suatu ketoheksosa
- Gula plaing manis
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
9/53
KONFIGURASI MONOSAKARIDA
(SISTEM D dan L)
• Monosakarida disebut D jika gugus OH dari atom
C* (kiral) yang letaknya paling jauh dari gugus
terletak di sebelah kanan.
• Monosakarida disebut L jika gugus OH dari atomC* (kiral) tersebut berada di sebelah kiri.
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
10/53
5/20/2014 10
EnantiomerPasangan stereomer* Ditandai oleh D atau L di awal nama
* Merupakan banyang cermin yang
tidak setangkup
Enantiomer
D dan L-Gliseraldehid
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
11/53
Stereoisomer yg bukan enantiomer adalah
DIASTEREOMER
Diastereomer
punya lebih
dari 1 atom C kiral
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
12/53
SIFAT FISIK
Aktivitas optik
Kemampuan untuk memutar bidang cahaya terpolarisasi
•DEKSTROROTATORI
•* memutar ke kanan•Diberi simbol +
•Biasanya isomer D
•LEVOROTATORI
• Memutar ke kiri
•
Diberi simbol –
• Biasanya isomer L
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
13/53
Heksosa yang paling banyak di alam :
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
14/53
STRUKTUR SIKLIS MONOSAKARIDA
• Aldehid dan keton dapat bereaksi dengan
alkohol membentuk hemiasetal atau
hemiketal.
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
15/53
•
Hemiasetal atau hemiketal siklis terbentuk jika gugus keton/aldehid dan alkohol
terdapat dalam 1 molekul.
• Contoh : 4 – hidroksipentanal
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
16/53
• Monosakarida mempunyai gugus karbonil(aldehid/keton) dan gugus hidroksil dalam
tiap molekulnya.
• Oleh karena itu monosakarida dapat
membentuk hemiasetal atau hemiketal
siklis.
• Misal : glukosa
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
17/53
• Pada glukosa, hemiasetal – siklis
terbentuk antara gugus aldehid pada C - 1
dengan gugus – OH pada C – 5 sehinggamembentuk cincin – 6 yang stabil.
• Dalam bentuk hemiasetal siklis atom C – 1
bersifat kiral karbon ANOMERIK
sehingga memberikan 2 kemungkinan
struktur isomer D – glukosa :
- D – glukosa
- D – glukosa
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
18/53
Contoh : Glukosa
• Siklisasi glukosa
menghasilkan satu pusat
asimetris baru pada C1
• 2 stereoisomer disebut ANOMER, &
• C-1 adalah C-anomerik
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
19/53
SIKLISASI D-GLUKOSA
Pada saat C1 aldehid dan C5 OH bereaksi, glukosa
membentuk hemiasetal intramolekular & membentuk
cincin 6 yang disebut PYRANOSA
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
20/53
Sifat Fisik
- D – glukosa - D – glukosa• - kristal - padat > 98C
• - m.p. 146 - m.p. = 150C
• - []D = + 112C - []D = + 19C
• - D – glukosa - D – glukosa
[]D = + 52
• - D – galaktosa - D – galaktosa• + 151 + 84 - 53
• - D – fruktosa - D – fruktosa
• + 21 -92 -133
dalam air
Mutarotasi
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
21/53
Fructose forms a 5-member
furanose ring,
by reaction of the C2 keto group
with the OH on C5.
Siklisasi D-fruktosa
D-Galaktosa
-Tdk ditemukan pada banyak sistem biologis
- Merupakan setengah bagian dari laktosa
(suatui disakarida)
- Tidak dapat digunakan secara langsung
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
22/53
STEREOKIMIA MONOSAKARIDA
• Struktur glukosa atau karbohidrat yang lain
dapat digambarkan dalam 3 bentuk
stereokimia :
Proyeksi Fisher
Struktur Haworth
Konformasi kursi
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
23/53
Proyeksi Fisher dan Struktur Haworth
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
24/53
Struktur Haworth dan Konformasi Kursi
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
25/53
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 palingmanis
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
26/53
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
Pemanis Buatan
• Na-siklamat 30• Na-sakarin 500
• Neohesperidin dihidrocalkon 1,000
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
27/53
PEMANIS SINTETIS
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
28/53
REAKSI MONOSAKARIDA
1. Reaksi Oksidasi
Berdasarkan kemampuannya untuk mereduksi pereaksiTollens, Benedict, Fehling, monosakarida dapatdigolongkan :
Gula pereduksiGula non pereduksi
Kemampuan monosakarida untuk mereduksi pereaksi-
pereaksi tersebut di atas didasarkan pada adanyagugus aldehid atau gugus -hidroksi keton, dimanadengan adanya pereaksi-pereaksi tersebut gugusaldehid atau -hidroksi keton akan teroksidasi menjadikarboksilat/keton.
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
29/53
Semua monosakarida adalah Gula Pereduksi
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
30/53
Pereaksi Benedict
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
31/53
• Oksidasi aldosa oleh pereaksi Fehling, Benedict atau
Tollens membentuk asam monokarboksilat Asam
Aldonat.• Dapat juga digunakan larutan brom yang dibuffer
• Oksidasi aldosa dengan oksidator kuat (HNO3 panas)
menghasilkan asam dikarboksilat (karena selain
mengoksidasi gugus aldehid juga mampu mengoksidasigugus CH2OH terminal) Asam aldarat
• Dalam sistem biologis, gugus CH2OH terminal dapat
dioksidasi dengan enzim tanpa teroksidasinya gugus
aldehid.Produknya adalah asam monokarboksilat
Asam uronat
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
32/53
Reaksi dg HNO3
Reaksi dg Tollens
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
33/53
2. Gugus karbonil dari monosakarida dapat
direduksi menjadi alkohol menghasilkan
alditol
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
34/53
3. Pembentukan Glikosida
• Reaksi monosakarida hemiasetal atau hemiketalsiklis dengan 1 molekul alkohol lagi membentuk
asetal atau ketal. Pada reaksi ini gugus – OH
pada C – anomerik digantikan oleh gugus – OR
dari alkohol.
Gula Non Pereduksi
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
35/53
Ikatan Glikosidik
• Asetal/ketal seperti ini dinamakan GLIKOSIDA danikatan dari karbon anomerik dengan gugus ORdisebut IKATAN GLIKOSIDIK.
• Glikosida dinamai berdasarkan namamonosakaridanya, dengan mengganti akhiran –adengan –ida.
• Misal: glukosa glukosida
manosa manosida
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
36/53
DISAKARIDA
• Disakarida adalah karbohidrat yang terdiri dari 2satuan monosakarida.
• Dua monosakarida dihubungkan dengan ikatan
glikosidik antara C-anomerik dari satu unitmonosakarida dengan gugus –OH dari unit
monosakarida yang lainnya.
• Beberapa disakarida yang sering dijumpai :
Maltosa, Selobiosa, Laktosa, Sukrosa
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
37/53
Oligosakarida
Golongan atau monosakaridasiklis dapat membentuk ikatan
dengan 1 atau lebih monosakarida
yg lain
Ikatan glikosida
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
38/53
DISAKARIDA
• Selubiosa -D-Glukosa + -D-Glukosa
• Maltosa -D-Glukosa + -D-Glukosa
• Sukrosa -D-Glukosa + -D-Fruktosa
• Laktosa -D-Glukosa + -D-Galaktosa
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
39/53
MALTOSA
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
40/53
IKATAN PADA MALTOSA
• Ikatan glikosidik terjadi pada atom C-1’ dari satu
glukosa dengan atom C-4 dari glukosa yang lain,
sehingga ikatannya disebut ikatan 1’,4-glikosidik
• Karbon anomerik di unit glukosa sebelah kanan berada
dalam bentuk hemiasetal, sehingga akan dapat
berkesetimbangan dengan struktur terbuka
• Maltosa bereaksi + dg Tollens
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
41/53
SELOBIOSA
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
42/53
LAKTOSA
• Merupakan gula utama pada ASI dan susu sapi (4-8% laktosa).
• Karbon anomerik pada unit galaktosa mempunyaikonfigurasi pada C-1 dan berikatan dengan gugus -OH pada C-4 unit glukosa
• Galaktosemia adalah penyakit yang disebabkankarena tidak memiliki enzim yang dptmengisomerisasi galaktosa menjadi glukosa,sehingga tidak dapat mencerna susu.
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
43/53
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
44/53
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.
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
45/53
Sukrosa
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
46/53
Raffinose (Galactose + Glucose + Fructose)
6-0--D-Galactopyranosyl (1->6)-2-0--D-
Glucopyranosyl (1->2)--D-Fructofuranoside
OLIGOSAKARIDA
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
47/53
POLISAKARIDA
• Karbohidrat yang mengandung banyak monosakaridadan mempunyai berat molekul yang besar
• Hidrolisis polisakarida secara sempurna akanmenghasilkan monosakarida
• Unit-unit monosakarida terhubung secara linier ataubercabang
• Jenis Polisakarida : Pati dan Glikogen
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
48/53
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 1,4--glikosidik
• Rantai cabang dihubungkan oleh ikatan
1,6--glikosidik
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
49/53
JENIS PATI
AMILOSA
• 20 % bagian pati
•
tersusun atas 50 –
300unit glukosa melalui
ikatan 1,4 glikosidik
•larut di dalam air
AMILOPEKTIN • 80 % bagian pati
• tersusun atas 300 – 5.000 unitglukosa melalui ikatan 1,4glikosidik dan 1,6.
• Setiap 25-50 unit glukosadihubungkan oleh ikatan 1,4 .
• Rantai-rantai tesebutdihubungkan dengan ikatan 1,6sehingga menghasilkan strukturyang bercabang
• Karena strukturnya bercabang,amilopektin tidak larut dalamair
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
50/53
5/20/2014
Kanji (Amilosa)
Contoh di samping menunjukkan
struktur ‘coiled”
-12 satuan glukosa
-Hidrogen & rantai samping
dihilangkan
Amilopektin
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
51/53
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.
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
52/53
POLISAKARIDA LAIN
• Selulosa : polimer tidak bercabang dari glukosa
melalui ikatan 1,4--glikosidik
• Kitin : polisakaridayang mengandung nitrogen,
membentuk cangkang krustasea dan kerangkaluar serangga
• Pektin : polimer linier dari D-galakturonat melalui
ikatan 1,4--glikosidik.
8/15/2019 KARBOHIDRAT KIMIA Organik
53/53