Este documento presenta soluciones detalladas a varios ejercicios sobre carbohidratos. En la primera solución, se identifica un azúcar como D-arabinosa mediante el análisis de su estructura abierta y número de carbonos. Luego, se representan las estructuras cíclicas de la D-talopiranosa y el disacárido trehalosa. Finalmente, se analiza la estructura del trisacárido rafinosa, identificando sus monosacáridos constituyentes, enlaces glucosídicos y

1. CARBOHIDRATOS
1. Clasifica al siguiente azúcar en
términos de su grupo carbonilo en su
forma abierta y de su número de
carbonos. Una vez hecho esto,
identifica apoyándote en tu tabla de
carbohidratos de cuál se trata.
Solución
Identifica el carbono anomérico y el
número de carbonos de la cadena (5
en este caso). Dado que el
anomérico se halla unido a un H, el
carbohidrato en su forma abierta
será una aldosa.
Cinco carbonos y una aldosa: este
azúcar se trata entonces de una
aldopentosa. Para identificar de cuál
se trata, realiza el siguiente análisis:
Toma en cuenta que en esta
transición de representaciones
“arriba queda a la izquierda” y que
“abajo queda a la derecha” al pasar
de la forma cíclica a la abierta.
Asimismo, recuerda también que los
carbonos 1, el penúltimo y el último
no definen el nombre de una aldosa,
dado que son idénticos en todas con
independencia del número de
carbonos. Así pues, a partir de la
estructura de cadena abierta y
consultando la tabla de las
aldopentosas, identificamos al
carbohidrato como la D-arabinosa y,
como dato adicional, la estructura
cíclica exhibida en el ejercicio se
denomina β-D-arabinofuranosa:
2. Representa el anómero α de la D-
talopiranosa.
Solución
Luego de revisar tus tablas de
carbohidratos, encuentras que la D-
talosa, la forma abierta de la D-
talopiranosa, es una aldohexosa.
Puesto que el ejercicio te demanda
OH
OH
HO
O
HO
OH
OH
HO
O
HO
1
2
3
4
5
H
OH
OH
HO
O
HO
2
3
H O
HHO
OHH
OHH
OH
2
3
OH
OH
HO
O
HO β

2. CARBOHIDRATOS
CARBOHIDRATOS 2
que representes la forma cíclica
como una piranosa, esto es, un anillo
heterocíclico de seis miembros, lo
único que tienes que llevar a cabo
será lo siguiente. Recordando la
siguiente equivalencia:
Coloca los grupos OH y H en las
posiciones adecuadas para
representar la estructura de la D-
talosa en la estructura de cadena
abierta y traduce ésta a la forma
cerrada, no olvidando representar el
OH del carbono anomérico en α,
como lo demanda el ejercicio; con
ello, alcanzas el resultado correcto.
3. Representa la estructura de un
azúcar del que se sabe lo siguiente:
(1) se trata de un disacárido; (2) la
hidrólisis del mismo con medio ácido
da únicamente D-glucosa; (3) ambos
carbonos anoméricos son α, y
finalmente (4) da negativas las
pruebas de Tollens y Fehling.
Solución
Los puntos (1) y (2) dejan en claro
que la molécula de este azúcar
posee dos unidades de
monosacárido y que ambas son de D-
glucosa. Si las representamos como
anillos de α-D-glucopiranosa
(considerando que se trata de un
disacárido, debe poseer estructuras
cíclicas; además, en el punto 3 se
señala que los grupos OH de sus
carbonos anoméricos son α)
contaremos con las “piezas” que
necesitamos para iniciar con la
construcción de la molécula:
ò
El punto (4) permite definir la manera
en la que ambos anillos se
encuentran enlazados: si el azúcar no
da las pruebas de Fehling y Tollens,
entonces se trata de un azúcar no
H O
OH
2
3
OH
4
O
HO
OH
23
4
1
5
6
15
6
H O
HHO
HHO
HHO
OH
2
3
H
OH
4
O
HO
OH23
4 OHOH
OH
D-talosa
α-D-talopiranosa
α
H O
OHH
HHO
OHH
OH
2
3
H
OH
4
O
HO
OH
2
3
4
OH
OH
OH
D-glucosa
α-D-glucopiranosa
α
O
HO
OH
OH
OH
OH
O
HO
OH
OH
OH
OH

3. CARBOHIDRATOS
CARBOHIDRATOS 3
reductor. La única manera en la que
esto puede ocurrir es que las
unidades de α-D-glucopiranosa se
unan a través de un enlace
glucosídico que involucre a ambos
carbonos anoméricos, como ocurre
con la sacarosa. Si rotamos la
segunda de ellas para que ambos
queden de frente:
ò
estaremos en condiciones de
generar la unión glucosídica
(¡atención! Los sustituyentes en α y β
en el azúcar que hemos girado
mantienen esta condición):
Este azúcar de hecho existe: se llama
trehalosa. La unión glucosídica será
(1→1), ya que involucra a ambos
carbonos anoméricos.
4. Considera la estructura de la
rafinosa:
Identifica (a) los monosacáridos
presentes, (b) el tipo de enlaces
glucosídicos presentes, y (c)
identifica si se trata de un azúcar
reductor.
Solución
Podemos echar mano de la siguiente
estrategia: identifica primeramente a
los carbonos anoméricos (los únicos
que poseen uniones con dos
oxígenos):
O
HO
OH
OH
OH
OH
O
HO
OH
OH
OH
OH
2
3
4
5
α
6
α
O
HO
OH
OH
OH
OH O OHHO
OH
OH
OH
α
2 3
4
5
6
α
O
HO
OH
OH
OH
OH O OHHO
OH
OH
OH
H
O
H
O
HO
OH
OH
OH O OH
OH
OH
OH
O
O
HO
OH
OH
HO
O
O
OH
OH
HO
O
OH
OHO
HO
OH
O
HO
OH
OH
HO
O
O
OH
OH
HO
O
OH
OHO
HO
OH

4. CARBOHIDRATOS
CARBOHIDRATOS 4
A continuación, “hidroliza” a esos
enlaces para obtener los
monosacáridos constituyentes:
ò
Identifica ahora a cada monosacárido
haciendo uso de tus tablas de
estructuras de azúcares. Loego de lo
que acabamos de realizar, nos
damos cuenta que los dos primeros
azúcares (de izquierda a derecha),
SON EL MISMO:
Para el último azúcar es necesario
realizar una rotación:
Así pues, el trisacárido posee dos
residuos de D-galactosa y uno de D-
fructosa.
Con respecto al tipo de
enlaces glucosídicos que posee, es
posible asignarlos considerando lo
siguiente:
donde queda claro que hay dos
uniones glucosídicas: la de la
izquierda es una 1→ 6 y la otra es
1→ 2. En ninguno de los carbonos
indicados se halla presente un grupo
OH, y por ello, se trata éste de un
azúcar no reductor.
O
HO
OH
OH
HO
O
O
OH
OH
HO
O
OH
OHO
HO
OH
O
HO
OH
OH
HO
O
HO
OH
OH
HO
OH
OHO
HO
OH
OH
OH HO
O
HO
OH
OH
HO
OH
2
1
3
4
5
6
H O
OHH
HHO
HHO
OH
2
3
H
OH
4
D-galactosa
(de tablas)
HO
OH
HO
OH
HO
O
1
2 3
4
5
6 HO
OH
HO
OH
O
1
2
3
45
6
OH
O
HHO
OHH
OHH
HO
OH1
2
3
4
5
6
D-fructosa
(de tablas)
O
HO
OH
OH
HO
O
O
OH
OH
HO
O
OH
OHO
HO
OH
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
1
2
3 4
5
6

5. CARBOHIDRATOS
CARBOHIDRATOS 5
5. En la síntesis de Kiliani-Fischer, un
azúcar se trata primeramente con
ácido cianhídrico para producir un
par de productos vía adición
nucleofílica cuya única diferencia es
su configuración relativa en el
carbono que antes ocupaba la
posición 1:
A continuación, ambos
productos se tratan con borohidruro
de sodio, lo que reduce al grupo
ciano:
Y finalmente, una hidrólisis de las
iminas recién formadas permite
transformar a ambos intermediarios
en dos nuevos azúcares, los cuales
poseen un carbono más con
respecto a los existentes en la
materia prima:
Indica (a) que azúcares se obtienen
partiendo de D-xilosa como materia
prima en una síntesis de Kiliani-
Fischer; (b) si deseas obtener D-
talosa a partir de una síntesis de
Kiliani-Fischer, ¿qué azúcar
emplearías como materia prima de
partida? Y, junto con la D-talosa,
¿qué otro azúcar estarías
obteniendo?
Solución
(a) En el caso de la D-xilosa
los azúcares que se estarán
obteniendo contarán con seis
carbonos y en su estructura se
conservará la estereoquímica
existente en los carbonos 2 a 5 de la
D-xilosa:
H O
H OH
OHH
OH
C NH
H OH
H OH
OHH
OH
C N
HO H
H OH
OHH
OH
C N
+
1
2
3
4
1
2
3
4 4
3
2
1
H OH
H OH
OHH
OH
C N
HO H
H OH
OHH
OH
C N
+
1) NaBH4
2) H3O+
H OH
H OH
OHH
OH
C
NH
HO H
H OH
OHH
OH
C
NH
+
H H
H OH
H OH
OHH
OH
C
NH
HO H
H OH
OHH
OH
C
NH
+
H H
H2O
H OH
H OH
OHH
OH
C
O
HO H
H OH
OHH
OH
C
O
+
H H
H OH
HO H
OHH
OH
OH 1
2
3
4
5
D-xilosa

6. CARBOHIDRATOS
CARBOHIDRATOS 6
Así pues, a partir de D-xilosa, los
azúcares que pueden prepararse vía
síntesis de Kiliani-Fischer son la D-
gulosa y la D-idosa.
(b) La síntesis de Kiliani-Fischer que
permite la preparación de la D-talosa
pueda plantearse de la siguiente
manera:
Haciendo uso de tablas, podemos
determinar que el azúcar de cinco
carbonos precursor es la D-lixosa,
mientras que el azúcar de seis
carbonos que acompañará a la D-
idosa en este proceso como
producto es la D-galactosa.
6. ¿A partir de qué D-aldosas se
puede obtener la siguiente
fenilhidrazona?
Solución
La formación de una osazona a partir
de una aldosa implica tres etapas: (1)
adición nucleofílica de una primera
molécula de fenilhidrazina al carbono
1; (2) oxidación del carbono 2 para
transformar el grupo funcional OH
en C=O (lo que consume un segundo
equivalente de fenilhidrazina); (3)
nueva adición nucleofílica de una
molécula de fenilhidrazina al carbono
2 de sustrato, la segunda que se
incorpora a la estructura de éste y la
tercera involucrada en esta síntesis)
al carbono 2 recién oxidado:
A partir de lo anterior identificamos
(como lo vimos en clase) que las dos
aldosas de seis carbonos que darán
la misma osazona son las siguientes:
H OH
HO H
OHH
OH
OH 1
2
3
4
5
H OH
HO H
OHH
OH
OHH
1
2
3
4
5
H O
+ H OH
HO H
OHH
OH
HHO
1
2
3
4
5
H O
Kiliani-
Fischer
D-xilosa D-gulosa D-idosa
HO H
HO H
OHH
OH
OH 1
2
3
4
5
HO H
HO H
OHH
OH
OHH
2
3
4
5
6
H O
+ HO H
HO H
OHH
OH
HHO
2
3
4
5
6
H O
Kiliani-
Fischer
D-idosa
OHH
HHO
OHH
C
C
N
H
NH
N
H
N
OH
C
C
H O
H OH
3
H
NH2N
C
C
N
H
NH
N
H
N

7. CARBOHIDRATOS
CARBOHIDRATOS 7
Es importante insistir en que
consideres que ambos azúcares sólo
difieren en sus estructuras en la
configuración relativa de su carbono
2: por ese sólo hecho, estos
estereoisómeros son diasterómeros
(sus moléculas no poseen una
relación especular) los cuales reciben
un nombre especial: son epímeros,
en este caso, en el carbono 2. Los
epímeros son diasterómeros cuyas
estructuras sólo difieren en la
configuración relativa de uno de sus
carbonos.
H
3
H
NH2N
OHH
HHO
OHH
C
C
N
H
NH
N
H
N
OH
3
H
NH2NOHH
HHO
OHH
C
C
OH
O
OH
H
OHH
HHO
OHH
C
C
H
H O
OH
HO
D-idosaD-gulosa