Beberapa Monosakarida dan Penentuan Stereokimia

BEBERAPA MONOSAKARIDA DAN PENENTUAN STEREOKIMIA

1)    Monosakarida

Monosakarida berasal dari bahasa Yunani mono yang berarti satu, dan sacchar yang berarti gula. Monosakarida adalah senyawa karbohidrat dalam bentuk gula yang paling sederhana. Kerangka monosakarida berupa rantai karbon berikatan tunggal yang tidak bercabang. Satu diantara atom karbon berikatan ganda terhadap suatu atom oksigen, membentuk gugus karbonil; masing-masing atom karbon lainnya berikatan dengan gugus hidroksil. Monosakarida adalah karbohidrat yang tidak dapat dihidrolisis menjadi bentuk yang lebih sederhana. Jenis-jenis Gula Sederhana. Gula sederhana adalah komponen utama penyusun karbohidrat. Gula sederhana di sebut juga Monosakarida. Karena terlalu sederhana sehingga jenis gula ini tidak dapat di uraikan lagi menjadi senyawa sederhana walaupun melalui reaksi hidrolisa. Gula sederhana memiliki rumus kimia yang tetap yaitu CH2O.

Namun sebagian besar gula sederhana yang dikenal dalam kehidupan sehari-hari adalah dari kelompok Heksosa dan Pentosa. Berikut ini adalah jenis-jenis gula sederhana yang sering kita jumpai sehari-hari, di sadari atau tidak.

Macam-macam Gula sederhana

1.      Glukosa

Glukosa adalah salah satu karbohidrat terpenting yang digunakan sebagai sumber tenaga bagi hewan dan tumbuhan. Glukosa merupakan salah satu hasil utama fotosintesis dan awal bagi respirasi. Bentuk alami (D-glukosa) disebut juga dekstrosa, terutama pada industri pangan. Selain dari tumbuhan, glukosa juga dapat di terbentuk dalam hati dan otot rangka dari pemecahan simpanan glikogen (polimer glukosa).

2. Fruktosa

Fruktosa susunan paling sederhana dalam karbohidrat. Sejenis gula yang dimeukan pada madu dan buah-buahan. Fruktosa adalah bentuk isomer glukosa dan merupakan salah satu komponen penyusun sukrosa. Fruktosa mempunyai rumus kimia yang sama dengan glukosa, CH2O, namun memiliki struktur yang berbeda. Susunan atom dalam fruktosa merangsang jonjot kecapan pada lidah sehingga menimbulkan rasa manis. Di dalam tubuh, fruktosa meupakan hasil pemecahan daru sukrosa.

3. Galaktosa

Galaktosa juga merupakan gula sederhana yang mempunyai rumus kimia yang sama dengan glukosa dan fruktosa namun memiliki struktur yang berbeda. Galaktosa hampir tidak terdapat bebas dialam. Namun di temukan dalam tubuh makhluk hidup. Galaktosa dalam sistem pencernaan merupakan hasil pemecahan dari laktosa. Dalam otak galaktosa dikenal sebagai serebrosa.

4. Manosa

Manosa adalah gula aldehida yang dihasilkan dari oksidasi manitol dan memiliki sifat-sifat umum yang serupa dengan glukosa. Manosa, jarang terdapat di dalam makanan. Di gurun pasir, seperti di Israel terdapat di dalam manna yang mereka olah untuk membuat roti.

5. Ribosa

Ribosa adalah gula pentosa yang ditemukan dalam semua sel tumbuhan dan hewan dalam bentuk furanosa. Ribosa merupakan komponen RNA yang digunakan untuk transkripsi genetika. Selain itu Ribosa juga berhubungan erat dengan deoksiribosa, yang merupakan komponen dari DNA. Ribosa juga meupakan komponen dari ATP, NADH, dan beberapa kimia lainnya yang sangat penting bagi metabolisme.

6. Xilosa

Xilosa suatu gula pentosa, yaitu monosakarida dengan lima atom karbon dan memiliki gugus aldehida. Gula ini diperoleh dengan menguraikan jerami atau serat nabati lainnya dengan cara memasaknya dengan asam sulfat encer. Xilosa  berbentuk serbuk hablur tanpa warna yang digunakan dalam penyamakan dan pewarnaan dan dapat juga digunakan sebagai bahan pemanis untuk penderita kencing manis (diabetes mellitus).

7. Arabinosa

Arabinosa disebut juga gula pektin atau pektinosa. Arabinosa bersumber dari Getah Arab Plum, dan Getah Ceri , namun tidak memiliki fungsi Fisiologis. Arabinosa berupa kristal putih yang larut dalam air dan gliserol namun tidak larut dalam alkohol dan eter. Arabinosa digunakan dalam obat-obatan dan medium pembiakan bakteri. Arabisa dalam reaksi Orsinol - HCl memberi warna : Violet , Biru , dan Merah , dengan membei Floroglusional- HCl.

·         Aldosa (mis: Glukosa) memiliki gugus aldehid pada salah satu ujungnya.

·         Ketosa (mis: Fruktosa) biasanya memiliki gugus keto pada atom C2

Sifat-Sifat monosakarida

1)   Semua monosakarida zat padat putih, mudah larut dalam air.

2)   Larutannya bersifat optis aktif.

3) Larutan monosakarida yg baru dibuat mengalami perubahan sudut putaran disebut mutarrotasi.

4)  Contoh larutan alfaglukosa yang baru dibuat mempunyai putaran jenis + 113` akhirnya tetap pada + 52,7`.

5)   umumnya disakarida memperlihatkan mutarrotasi, tetapi polisakarida tidak.

6)   semua monosakarida merupakan reduktor sehingga disebut gula pereduksi

2)    Penentuan Stereokimia

Stereokimia adalah susunan ruang dari atom dan gugus fungsi dalam molekul umumnya, molekul organik dalam obyek tiga dimensi yang merupakan hasil hibridisasi dan ikatan secara geometri dari atom dalam molekul.  Bahkan karena seterokimia ini, sebuah struktur yang memiliki rumus molekul sama hanya karena susunannya berbeda akan mengakibatkan fungsi yang berbeda pula, hal ini sering terjadi di dunia kesehatan. pada produk hasil sintesis. produk berupa rasemat, yaitu dua produk isomer yang berlawanan strukturnya.

Mari kita lihat saja struktur antara kanji dan selulosa.

                                                           Selulosa (sumber :wikipedia)

                                                             Kanji ( sumber: wikipedia)

Jika dibandingkan maka kedua molekul tersebut sama persis formula kimianya, namun faktanya sangat berbeda antara kanji dan selulosa. baik dari segi fungsi maupun fisiknya. ya, itulah isomer.

tapi bukan isomer biasa, ini ialah stereoisomer dimana isomer tak berbeda pada susunannya, tapi yang berbeda ialah bentuk 3 dimensinya. bisa dilihat pada selulosa, ikatan pada atom O penghubung letaknya equatorial keduanya, sedangkan pada kanji ikatan pada atom O letaknya equatorial dan axial.

Axial ialah ikatan yang letaknya vertikal, atas atau bawah sedangkan equatorial yang terletak horizontal yaitu pada kanan atau kiri.

Dua Kelas Utama dari Isomer

Isomer ialah senyawa berbeda dengan formula kimia yang sama. Dua kelas utama isomer tersebut yaitu: Konstitusional isomer dan stereoisomer.

Konstitusional isomer berbeda pada cara atom tersebut terhubung satu sama lain. Sifatnya yaitu:

Nama IUPAC yang berbeda, Gugus fungsi bisa sama atau beda, Sifat fisik yang berbeda, sehingga bisa dipisahkan dengan pemisahan yang didasarkan perbedaan sifat fisik seperti distilasi, Sifat kimia yang berbeda. sehingga direaksikan akan menghasilkan produk yang berbeda pula stereoisomer hanya berbeda pada cara atom berorientasi pada ruang. Stereoisomer memiliki nama IUPAC yang identik(kecuali kata depan seperti trans atau cis). Memiliki gugus fungsi yang sama

Susunan dari tiga dimensi disebut konfigurasi. Stereoisomer hanya berbeda dalam konfigurasinya.

Molekul Kiral dan Akiral

Semuanya memiliki bayangan cermin. maksudnya disini kita harus memperhatikan suatu molekul. sehingga diketahui molekul itu identik atau hanya bayangan cerminnya. Beberapa molekul itu seperti tangan kita. tangan kanan dan kiri merupakan pasangan bayangan cerminnya, namun tangan kita tidak identik. coba saja anda pakai sarung tangan kanan di tangan kiri, pasti tidak cocok. atau anda  dapat menumpuk tangan anda secara searah, anda tak akan pernah bisa menserasi kan semua jari anda.

Kiral adalah molekul yang not superimposable atau tidak bisa ditumpuk dengan bayangan cerminnya

Terkadangan molekul lainnya lagi seperti kaos kaki, sepasang kaos kaki dapat di balik balik. kaos kaki dan bayangan cerminnya sama. sehingga, kaos kaki untuk kai kanan bisa dipakai untuk kaki kiri.Akiral adalah molekul yang imposable atau bisa ditumpuk dengan bayangan cerminnya

Contohnya: Gambarkan H2O , molekul H2O ini berbentuk seperti Λ dengan urutan O-H-O . apakah senyawa tersebtu kiral atau akiral?

 ya, untuk anda yang memilih akiral. benar sekali. H2O dan bayangan cerminnya identik sehingga tak bisa dibedakan perbedaan susunan atomnya karena memang tak ada yang berbeda disana.

                                            H2O (water molecule) (Photo credit: Wikipedia)

Sedangan untuk pasangan yang berbeda atau kiral, ada sebutan khusus untuk senyawa tersebut. Yaitu enantiomer. enantiomer ialah isomer yang hanya berbeda pada penyusunan subtituennya.

Tiga aspek stereokimia yang akan dicakup :

1.   Isomer geometric : bagaimana ketegaran (rigidity) dalam molekul dapat mengakibatkan isomer.

2.   Konformasi molekul : bentuk molekul dan bagaimana bentuk ini dapat berubah.

3.   Kiralitas (chirality) molekul : bagaimana penataan kiri atau kanan atom-atom disekitar sebuah atom karbon dapat mengakibatkan isomer. 

Berdasarkan stereokimia, monosakarida terbagi menjadi beberapa golongan.Stereokimia adalah studi mengenai susunan spasial dari molekul. Salah satu bagian dari stereokimia adalah stereoisomer. Stereoisomer  mengandung   pengertian:

1)      memiliki kesamaan order dan jenis ikatan

2)      memiliki perbedaan susunan spasial

3)      memiliki perbedaan properti (sifat).

Struktur glukosa atau karbohidrat yang lain dapat digambarkan dalam tiga bentuk stereokimia:

1)      Proyeksi Fischer (rantai lurus/linier)

2)      Struktur Haworth (siklik/cincin sederhana)

3)      konformasi kursi

Namun para kimiawan sering menggambarkan struktur monosakarida siklik menggunakan proyeksi Haworth bukan proyeksi Fischer.

Proyeksi Haworth dan Proyeksi Fischer

Proyeksi Haworth tidak menggambarkan yang sesungguhnya karena cincin piranosa yang sesungguhnya membentuk kursi seperti sikloheksana tidak datar. Meski demikian proyeksi ini digunakan secara luas.

Proyeksi Fischer ~> Proyeksi Haworth :

Gugus Hidroksil yang ada dikanan pada proyeksi Fischer digambarkan dibawah pada proyeksi Haworth dan sebaliknya. Untuk gula D gugus -CH₂OH ujung selalu digambarkan diatas, gula L sebaliknya.

Enantiomer merupakan pasangan dari stereoisomer. Dalam hal ini terdapat aturan yaitu:

1)      Diberi awalan D dan L

2)      Keduanya merupakan gambar cermin yang tak mungkin saling tumpang tindih.

Notasi D Vs L

Notasi D dan L dilakukan karena adanya atom C dengan konfigurasi asimetris seperti pada gliseraldehida.

PERMASALAHAN :

1) Mengapa monosakarida dapat membentuk hemiasetal atau hemiketal sikliks?

2) Apa kekurangan yang dimiliki oleh proyeksi Haworth?

3) Bagaimana dampak yang disebabkan atom karbon asimetri terhadap struktur karbohidrat?