Propiedades químicas de los monosacáridos

Los monosacáridos presentan las siguientes propiedades químicas:

• Poder reductor. Los monosacáridos pueden ceder electrones a sustancias como el reactivo de Fehling [ampliar → “Reacción de Fehling”], debido a la presencia del grupo carbonilo que fácilmente se oxida en disoluciones alcalinas de plata o cobre dando lugar a un ácido. Esta propiedad se utiliza para detectar la presencia de azúcares en medios biológicos.
  

  Reacción de Fehling

  Sirve para determinar el carácter reductor (capacidad de ceder electrones y oxidarse) de los azúcares. El reactivo de Fehling, desarrollado por el químico alemán Hermann von Fehling (1812-1885), está formado por dos soluciones denominadas A y B; la primera es una solución de sulfato cúprico (se diluye 25 g de sulfato cúprico cristalizado en 500 cm³ de agua destilada) y la segunda está formada por hidróxido de sodio y una sal orgánica (175 g de tartrato de sodio y potasio y 55 gramos de hidróxido potásico en 500 cm³ de agua destilada).

  En la reacción de Fehling, los azúcares reductores se oxidan, en medio alcalino, reduciendo los iones Cu²⁺ a Cu⁺. Estos se combinan con iones OH¯, formando hidróxido cuproso, de color amarillo que por calentamiento se convierte en óxido cuproso de color rojo:

  2Cu(OH) → Cu₂O + H₂O

  Para llevar a cabo esta reacción hemos de seguir los siguientes pasos:

  • Mezclar las soluciones A y B. Se forma un complejo entre el ion cúprico y el tartrato que origina una disolución de color azul intenso.
  • A continuación, se añade la sustancia a investigar y se calienta suavemente.

  
  Reacción de Fehling positiva (izquierda) y negativa (derecha). (Fuente: www.arrakis.es/~rfluengo/glucidos.html).

  Si la sustancia añadida no tiene carácter reductor, la disolución resultante tendrá un color azul intenso. Si, por el contrario, la sustancia agregada es un glúcido reductor observamos que el color azul desaparece y en su lugar surge un precipitado rojo anaranjado; esto es debido a que, en presencia de un compuesto reductor, el Cu cambia su estado de oxidación, de sulfato de cobre a óxido cuproso.

• Ciclación. El grupo carbonilo puede reaccionar con grupos hidroxilo de la misma molécula, formando enlaces hemiacetálicos internos cuya consecuencia es la ciclación del azúcar.

En efecto, las aldopentosas y las aldohexosas, cuando se encuentran en disolución acuosa, adoptan estructuras cíclicas al reaccionar el grupo aldehído (C₁) con el grupo hidroxilo más alejado (C₄ en pentosas o C₅ en hexosas), formándose un puente de oxígeno intramolecular; como consecuencia, surge un nuevo carbono asimétrico, llamado carbono anomérico, unido a un radical –OH que conserva su poder reductor [véase la ilustración más abajo] —las estructuras cíclicas se representan mediante la proyección de Haworth en la que los anillos se ven en perspectiva: el plano del anillo es perpendicular al plano del papel y la línea más gruesa es la más cercana al lector—. Se originan dos nuevos isómeros espaciales, llamados anómeros, que pueden presentar configuración α, cuando el grupo hidroxilo (–OH) del carbono anomérico queda por debajo del plano, o β si el grupo hidroxilo (–OH) queda por encima del plano.

Los anillos que forman las aldohexosas son hexagonales, de seis vértices, y se llaman piranosas porque estructuralmente derivan de la molécula llamada pirano; los anillos que forman las cetohexosas y las aldopentosas son pentagonales, de cinco vértices, y se llaman furanosas porque derivan del furano (ilustración siguiente, izquierda).

Representación del pirano y el furano en fórmula desarrollada (izquierda), simplificada (centro) y modelo de bolas (derecha). (Fuente: ASH).		Ciclación de la D-fructosa (cetohexosa) y sus dos anómeros (fuente: ASH).

En el caso de las cetohexosas, la ciclación se produce al reaccionar el grupo cetona del C₂ con el OH del C₅, formándose un hemicetal intramolecular; la ciclación mediante la formación de un puente de oxígeno [véase la ilustración anterior, derecha] dará lugar a un anillo furanósico, con dos anómeros: α y β.

Para nombrar un monosacárido ciclado se indica, en primer lugar, si se trata del anómero α o β; a continuación se dice el tipo de enantiómero, D o L, seguido del nombre del monosacárido que indica el tipo de epímero, más el sufijo furano o pirano y la terminación -osa. Por ejemplo, una de las formas más comunes de la glucosa en disolución acuosa es la β-D- glucopiranosa [véase la ilustración al principio de este epígrafe].