Beberapa Monosakarida dan penentuan stereokimia

            Salah satu polimer alami yang ada adalah karbohidrat. Karbohidrat merujuk pada kata karbon (C) dan hidrat yang memiliki makna air (H₂O). Sehingga karbohidrat akan terjadi pemisahan jika mengalami pemanasan yakni menjadi karbon (C) dan air (H₂O). Karbohidrat dapat dibagi menjadi 3 yakni monosakarid, oligosakarida, dan polisakarida.

            Monosakarida yakni adalah karbohidrat yang paling sederhana yang hanya terdiri dari satu unit sakarida. Atau dapat dikatakan sakarida yang paling sederhana sehingga tidak mampu mengalami proses hidrolisis untuk dihasilkan molekul lagi.

a. Pembagian Monosakarida

      Monosakarida mampu dibedakan berdasarkan gugus karbonil yang dimilikinya. Monosakarida yang mengandung gugus aldehid – COH disebut dengan aldosa,  sedangkan ketosa –CO– merupakan monosakarida mengandung gugus keton. Jika dilihat dari jumlah atom karbon yang dimilikinya monosakarida dapat pula dibedakan menjadi sebagai berikut:

a)      Triosa, monosakarida yang memiliki 3 karbon (C₃H₆O₃).

b)      Tetrosa, monosakarida yang terdiri dari 4 karbon (C₄H₈O₄).

c)      Pentosa, monosakarida yang memiliki 5 karbon (C₅H₁₀O₄).

d)     Heksosa, monosakarida yang terdiri atas 6 atom karbon (C₆H₁₂O₆).

      Monosakarida yang tidak kalah penting adalah pentosa dan heksosa. Mislanya pentosa adalah D– ribulosa dan D– ribosa yang ada di molekul asam ribonukleat (RNA). D- ribulosa adalah ketosa sehingga dikatakan ketopentosa. Sedangkan D– ribosa ialah aldosa sehingga disebut aldopentosa. Contoh heksosa yang tak kalah penting ialah glukosa yang merupakan aldoheksosa dan fruktosa yang mana ketoheksosa.

b. Konfigurasi monosakarida

                                   

      Terdapat 4 atom C yang asimetris yang ada dalam glukosa. Atom C yang memiliki nomor 2, 3, 4, dan 5 (diberi bintang) ialah atom C asimetris sehingga glukosa mempunyai isomer optis sebanyak 16 (= 2⁴). Coba perhatikan salah satu sepasang isomer saja, dekstro dan levo-nya. Berdasarkan kaidah Emil Fischer, atom C pada aldotriosa 2,3-dihidroksipropanal (gliseraldehida) yang menjadi dasar konfigurasinya.

             

      Gambaran diatas memperlihatkan adanya dua struktur gliseraldehida yang berbeda. Struktur yang satunya tidak bisa dihimpitkan di atas struktur yang lain, tetapi kedua struktur mempunyai hubungan yang mana suatu benda dengan bayangan cerminnya. Kedua struktur itu dikatakan enansiomer (bayangan cermin). Kedua struktur saling berhubungan yang mana seperti tangan kiri dan tangan kanan. Salah satu enensiomer mampu memutar bidang cahaya yang terpolarisasi ke arah kanan yang ditandai dengan D atau + dan yang juga disebut bersifat putar kanan, sedangkan yang lain mampu memutar bidang cahaya terpolarisasi kiri yang mana ditandai dengan L atau – yang dinamakan bersifat putar kiri.

      Jika kita terapkan ke dalam monosakarida, monosakarida tersebut jika gugus –OH yang berikatan dengan atom kiral *C terjauh dari gugus aldehida atau keton berada di bagian kanan dikatakan D, dan apabila di sebelah kiri dinamakan L.

      Penyebutan L (levo) diberikan untuk gliseraldehida apabila gugus –OH berada disamping kiri *C kiral sedangkan dekstro (D) diberikan jika gliseraldehida dengan gugus –OHnya berapa disamping kanan atom *C kiral.

c. Struktur Haworth

            Menurut pendapat W.N Haworth mengenai struktur monosakarida. Haworth menjelaskan struktur hemiasetal atau lingkaran tertutup. Oleh struktur itu gugus karbonil (-C = O)  dengan hidroksil (-OH) mampu mengalami konjugasi di dalam strukturnya atau dikenal dengan istilah konjugasi intern. Atom H akan mengikatan  atom O di gugus karbonil yang sudah terjadi adisi yang menghasilkan ikatan tunggal. Terjadinya perubahnya ikatan rangkap dari  – C = O menjadi –CH –OH dikenal dengan istilah adisi internal. Berdasarkan penelitaiannya, atom C bernomor 4 dan nomor 5 di molekul monosakarida akan lebih mudah berkonjugasi yang akhirnya dihasilkan hemiasetal glukosa.

            Menurut kondisi C1 dan C4, hemiasetal yang diperoleh dapat berbentuk α dan β.  α mempresentasikan posisi gugus OH pada nomor 1 dan tempat OH pada nomor 4 sejajar, sedangkan β menyatakan posisi pada gugus OH nomor 1 dan pada gugus OH nomor 4 berlainan.

Strukturnya bisa disederhanakan menjadi seperti bawah

d. sifat monosakarida

            Monosakarida merupakan kristal padat tidak berwarna, tidak larut dalam pelarut nonpolar, berasa manis dan larut dalam air. Segala macam jenis monosakarida (terkecuali dihidroksiaseton) didalamnya terkandung satu maupun lebih atom karbon asimetrik (kiral), yang berada dalam bentuk isomer optik aktif. Gugus karbonil monosakarida dapat mengalami oksidasi dengan suatu oksidator, seperti Cu⁺² atau Fe⁺³ sehingga menghasilkan gugus karboksil. Gula-gula dan glukosa lain dapat mengalami reduksi Cu⁺² atau Fe⁺³ sehingga diberi nama suatu gula pereduksi.

            Karbohidrat dapat mengalami oksidasi di udara terbuka, dan sehingga menghasilkan asam asetat. Oksidasi yang terjadi pada karbohidrat dibantu oleh saccharomyces cerevisiae sehingga dihasilkan alkohol yang primer, sedangkan oksidasi yang dialami karbohidrat dengan bantuan Acetobacter akan menghasilkan suatu asam asetat.

            Seperti pemaparan diatas, karbohidrat mamapu mengalami kejadian kehilangan banyak air atau dehidrasi apabila dipirolisis dengan asam atau dengan panas sehingga menghasilkan karbon atau arang dan uap air. Hal itulah disebut dengan reaksi pengarangan.

Permasalahan

1. Salah satu sifat karbohidrat adalah akan mengalami reaksi pengarangan coba jelasakan dengan bahasa anda dan tolong dicontohkan?

2. Salah satu monosakarida yang penting adalah pentosa, coba jelaskan mengapa pentosa dapat dikatakan sebagai monosakarida yang cukup penting dalam kehidupan sehari-hari?

3. Tolong jelaskan proses dihasilkannya alkohol primer pada reaksi karbohidrat dengan bantuan saccharomyces cerevisiae?

4. Apa yang menyebabkan monosakarida tidak larut dalam pelarut nonpolar?