Einführung in Kohlenhydrate
Kohlenhydrate sind eine wichtige Klasse organischer Verbindungen, die aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff bestehen. Der Name leitet sich von der Beobachtung ab, dass sich Zucker beim Erhitzen mit Schwefelsäure schwarz verfärbt, was auf den Kohlenstoffgehalt hinweist. Der Begriff "Hydrat" bezieht sich auf den Wasseranteil.
Die allgemeine Summenformel für Kohlenhydrate lautet CnH2Om, was ihre grundlegende Zusammensetzung widerspiegelt. Kohlenhydrate zeichnen sich durch folgende Merkmale aus:
- Sie bestehen aus mindestens 3 Kohlenstoffatomen
- Sie besitzen eine Carbonylgruppe
- Sie haben mindestens 2 Hydroxygruppen an unterschiedlichen C-Atomen
Ein wichtiger Vertreter der Monosaccharide ist Glucose Traubenzucker, eine Aldohexose mit der Summenformel C6H12O6. Glucose entsteht in der Natur durch Photosynthese nach der Reaktionsgleichung:
6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2
Highlight: Die Fischer-Projektion ist eine wichtige Darstellungsform für Kohlenhydrate. Dabei wird die Kette der C-Atome senkrecht geschrieben, mit dem höchstoxidierten C-Atom COH oben.
Ein faszinierender Aspekt der Glucose ist ihre Fähigkeit, neben der offenkettigen auch eine ringförmige Struktur anzunehmen. Dieser Prozess, bekannt als Glucose Ringschluss Mechanismus, beinhaltet eine intramolekulare Verknüpfung der Carbonylgruppe mit einer Hydroxylgruppe.
Vocabulary: Nucleophile sind Teilchen mit negativer Ladung oder Partialladung und einem freien Elektronenpaar. Elektrophile sind Teilchen mit positiver Ladung oder Partialladung.
Der Ringschluss macht das C1-Atom asymmetrisch oder chiral, was zur Bildung von zwei Stereoisomeren führt, die keine Spiegelbilder voneinander sind Diastereomere.