تمثل الوظيفة الأساسية للكربوهيدرات في توصيل الطاقة والغذاء للجسم والجهاز العصبي، وهي تشمل السكريات والنشا والألياف وفيرة في الحبوب والفواكه ومنتجات الألبان، وتُعرف بأنها أحد المكونات الأساسية للنظام الغذائي، وتعرف أيضًا بأسماء أخرى مثل النشا والسكريات والكربوهيدرات، وكما أن الكربوهيدرات تلعب دورًا في التمثيل الغذائي للدهون ويساعد على إبعاد الحالة الكيتونية.

مفهوم الكربوهيدرات

 

الكربوهيدرات هي مغذيات كبيرة وأحد المصادر الثلاثة الأساسية للطاقة للجسم، وتمت تسمية الكربوهيدرات على اسم العناصر الكيميائية التي تحتوي عليها، مثل الكربون والهيدروجين والأكسجين، وتعتبر الكربوهيدرات التي تتكون من السكريات والألياف والنشويات، من العناصر الغذائية الضرورية، ويمكن العثور عليها في الحبوب والخضروات والفواكه ومنتجات الألبان مثل الحليب والجبن.

 

أنواع التفاعلات الكيميائية في الكربوهيدرات

 

الألكلة

 

تفاعل مجموعات -OH في الكربوهيدرات بسرعة مع عوامل الألكلة لإنتاج الإيثرات، ويمكن تحقيق الميثيل بأكسيد الفضةيوديد الميثيل، CH3I، ويمكن تحقيق البنزيل بمساعدة هاليدات البنزيل (Cl ،Br ،I)، وقاعدة مثل NaH، ونظرًا لأن المنتجات تعمل كمجموعات حماية للمجموعة الوظيفية التفاعلية-OH، فإن هذه التفاعلات كثيرًا ما تستخدم في كيمياء الكربوهيدرات.

 

أسيلة

 

تتشكل الإسترات عندما تتحد مجموعات -OH في الكربوهيدرات مع مواد أسيلية مثل الهاليدات الحمضية أو أنهيدريدات الحمض، وتعتبر الاسترات الأكثر شيوعًا المستخدمة هي إسترات الإيثانوات (المعروفة أيضًا باسم الأسيتات ويتم تمثيلها باسم “Ac”)، ونظرًا لأن المنتجات تعمل كمجموعات حماية للمجموعة الوظيفية التفاعلية-OH، فإن هذه التفاعلات كثيرًا ما تستخدم في كيمياء الكربوهيدرات.

 

التخفيض 

 

بوروهيدريد الصوديوم أو الهدرجة الحفزية (Ni  EtOH)، ويمكن تحويل مجموعات C=O في كربوهيدرات مفتوحة السلسلة إلى كحول، وتعتبر “Alditols” سكر كحولي، وبسبب صعوبة استخدامه مع المذيبات القطبية، نادرًا ما يستخدم (LiAlH4)، ويتم تحويل الألدهيدات، المعروفة أيضًا باسم الألدوز، إلى كحولات أولية، ويتم تحويل الكيتونات، إلى كحول ثانوي.

الأكسدة

 

يمكن تحويل الكربوهيدرات C=O إلى أحماض كربوكسيلية عن طريق الأكسدة، وبناءً على اختبارات (Benedicts أوFehling)، يتم تصنيف هذه الكربوهيدرات على أنها سكريات مخفضة.

 

التحلل المائي

 

الحمض المائي يعتبر كاشف شائع، ويتم كسر الرابطة -OR الموجودة خارج الحلقة في النواة الشاذة واستبدالها بـ -OH، وعادة ما يتم تكوين خليط من أيزومرات أ و ب، ويجب ملاحظة أن هذا ليس سوى تحلل أسيتال أو كيتال، حيث يكون التفاعل عكس ذلك المستخدم في صنع الجليكوسيدات، ويمكن تقسيم السكريات إلى السكريات الأحادية المكونة لها عبر هذه العملية.

 

تشكيل الجليكوسيد

 

ROH الزائدة، المحفزات الحمضية هي كواشف شائعة، ويمكن أن يأتي “ROH” أيضًا من سكريات أخرى، مما يؤدي إلى اتحاد وحدتين من السكريات، والجليكوزيدات هي ببساطة أسيتال أو كيتال، وتستخدم الأسيتال والكيتلات البسيطة في هذه الكيمياء.

 

ويمكننا القول بأن الكربوهيدرات هي جزيء يتكون من الكربون والهيدروجين والأكسجين فقط، وتعتبر مجموعة تشمل السكريات والنشا والسليلوز، وتُعرف باسم السكريات من حيث الكيمياء الحيوية، وهناك أربعة أنواع من السكريات بناءً على عدد المونومرات: السكريات الأحادية، والسكريات الثنائية، والسكريات قليلة السكاريد، والسكريات المتعددة.