Karbonhidrat, karbon (C), hidrojen (H) ve oksijen (O) atomlarından oluşan, genellikle hidrojen-oksijen atomu oranı (suda) 2:1 olan bir biyomoleküldür ve dolayısıyla ampirik (deneysel) formülü Cm(H2O)n şeklindedir. m, n'den farklı da olabilir olmaya da bilir. Ancak, tüm karbonhidratlar bu kesin stokiyometrik tanıma uymaz (örneğin üronik asitler, fukoz gibi deoksi şekerler) ve bu tanıma uyan tüm kimyasallar otomatik olarak karbonhidratlar (örneğin formaldehit ve asetik asit) olarak sınıflandırılmaz.
Aldehitler, yapılarında karbonil grubuna bağlı bir hidrojenin olduğu organik bileşiklerdir. Düşük karbonlu aldehitler polar moleküller olup düşük ve yoğun fazlarda hidrojen bağı içermezler. Aynı karbon sayılı ketonlara göre kaynama noktası aldehitlerde daha yüksektir.
Monosakkaritler, su ile daha küçük birimlere parçalanamadıklarından basit şekerler, tek şekerler, monozlar olarak da bilinir ler. Bu şekerler karbonhidratların en küçük yapı birimidir. Çoğu Cn(H2O)n formülüne uyar. Bazı monosakkaritler tatlıdır. Zincir veya halkalı yapıya sahip olup, genellikle 3-6 arasında karbon (C) atomu taşırlar. Moleküllerindeki karbon sayılarının Latincelerinin sonuna -oz eki getirilerek gruplandırılırlar. Üç karbonlu olanlar trioz, dört karbonlular teroz, beş karbonlular pentoz, altı karbonlular heksoz adını alırlar. Pentozlardan riboz (C5H10O5) ve deoksiriboz (C5H10O4) nükleik asitlerin yapısına girer. Hücre zarından difüzyon ile kolay geçebilirler.
Karbonil grubu karbon atomu ile oksijen atomunun çiftli bağ yapması ile oluşan fonksiyonel grup. sp2 hibritleşmesi yapmış ve oksijenle çift bağ oluşturmuş bir karbon atomu taşır. bu grubun geometrisini sp2 melezleşmesi yapmış olan karbon atomu belirler. Karbonil grubu sp2 karbonu dolayında düzlemseldir. Karbonla oksijen arasında bir sigma bağı, bir pi bağı vardır. Ayrıca oksijende iki ortaklanmamış elektron çifti bulunur.
Keton, bir organik fonksiyonel grubun ve bu grubu içeren bileşiklerin genel adıdır. Merkezdeki karbon atomuna çift bağla bağlanmış bir oksijen (karbonil) ve aynı karbona bağlanmış iki karbon atomundan oluşur. Bu iki karbon atomu alifatik veya aromatik bir bileşiğe ait olabilir. Ketonlar, yapılarındaki karbonil grubunda hidrojen bulunmadığı için yükseltgenmezler. İndirgendiklerinde ise sekonder alkolleri oluştururlar. En bilinen üyeleri çözücü olarak kullanılan aseton ve etil metil ketondur.
İndirgeyici şeker bazik çözeltide aldehit veya keton oluşturan bir şeker tipidir. Bu tür şekerler örneğin Maillard reaksiyonu veya Benedict reaksiyonunda indirgeyici olarak davranırlar. İndirgeyici şekerlerin içine fruktoz, glukoz, laktoz, arabinoz ve maltoz dâhildir. Keton grubu olan monosakkaritler ketoz, aldehit grubu buluduranlar da aldoz olarak adlandırılırlar. Sükroz indirgeyici bir şeker değildir.
Eterler, iki organik kısmın bir oksijen atomu üzerinden birbirine bağ yapmış organik moleküllerdir. Eterlerin genel formülü R-O-R' şeklindedir. Buradaki R ve R' aynı olabileceği gibi farklı organik kısımlar da olabilirler.
Pentoz beş karbon atomlu bir monosakkarittir.
Ketoz, molekül başına bir keton grubu içeren bir monosakkarittir. En basit ketoz, sadece üç karbon atomuna sahip olan ve optik aktivitesi olmayan tek dihidroksiasetondur. Tüm monosakkarit ketozlar indirgeyici şekerlerdir, çünkü bir enol ara ürünü aracılığıyla aldozlara tautomerleşebilirler ve elde edilen aldehit grubu, Tollens testi veya Benedict testinde oksitlenebilir. Glikozitlere bağlanan ketozlar, örneğin sakkarozun fruktoz kısmı durumunda, indirgeyici olmayan şekerlerdir.
Trioz veya üç karbonlu şeker, yapısında üç karbon atomu bulunduran monosakkaritlerdir. Bilinen iki adet trioz mevcuttur; aldotrioz (gliseraldehit) ve ketotrioz. Triozlar hücre solunumunda görev almaktadır. İsim olarak laktik asit ve piruvik asit sözcükleri, sırasıyla aldotrioz ve ketotrioz'dan alınmıştır.
Gliseraldehit veya diğer adıyla gliserik aldehit, C3H6O3 formülüne sahip üç karbonlu bir monosakkarittir. Bilinen tüm aldozlar arasındaki en basit moleküldür. Tatlı ve renksiz bir kristal katı olan gliseraldehit, canlı vücudunda orta derecede önem taşımaktadır. Bileşiğin kökü gliserin ve aldehitten gelmektedir.
Tetroz veya dört karbonlu şeker, dört karbon atomu içeren monosakkaritlere verilen addır. Tetrozlar, duruma göre bir aldehit veya bir keton fonksiyonel grubu barındırmaktadır. Aldotetrozların iki kiral merkezi bulunmaktadır. Bu nedenle dört farklı stereoizomer mümkündür. Doğal olarak görülen tetrozlar aşağıdaki gibidir:
Ribuloz, bir tür beş karbon atomuna sahip monosakkarittir. Bir ketoz grubu barındırdığı için ribuloz bir ketopentozdur. Ribulozun kimyasal formülü C5H10O5 şeklindedir. Molekülün iki farklı enantiyomeri mevcuttur. Bunlar:
- D-ribuloz (D-eritro-pentuloz)
- L-ribuloz (L-eritro-pentuloz) şeklindedir. D-ribuloz, D-ksiluloz'un diastereomeridir.
Ksiluloz, beş karbonlu bir monosakkarittir. Beş karbona ek olarak bir keton grubu barındırdığından ötürü, ksiluloz bir ketopentozdur. Kimyasal formülü C5H10O5 şeklindedir. Doğada ksilulozun L- ve D-enantiyomerleri mevcuttur.
Sorboz, monosakkaritler içinde yer alan altı karbonlu bir ketozdur. Molekül formülü C6H12O6 olan sorboz, genellikle ticari amaçlı üretilen C vitaminlerinin üretim aşamasında ilk madde olarak kullanılır. Bu monosakkarit doğada çoğunlukla L-Sorboz şeklinde bulunur. Üvez (Sorbus) meyvesinde bulunduğu için bu ad verilmiştir.
Bir hemiasetal veya hemiketal R1-R2-C(OH)-OR genel formülüne sahiptir; R1 ya da R2, hidrojen veya bir organik radikal olabilmektedir. Genellikle bir aldehit veya ketona alkol eklenmesinden üretilebilir, ancak ikincisi bazen hemiketaller olarak adlandırılır. Çoğu şeker hemiasetaldir.
İdoz, bir heksoz, yani altı karbonlu bir monosakkarittir. Bir aldehit grubuna sahiptir ve bir aldozdur. Doğada bulunmaz ancak içerdiği üronik asit ve iduronik asit önemlidir. Glikozaminoglikanlar olan dermatan sülfat ve heparan sülfatın bir bileşenidir. Birinci ve üçüncü hidroksil grupları, ikinci ve dördüncü konum hidroksillerine zıt bir konumda düzenlenir. İdoz, D- ve L- 'nin aldol kondenzasyonu ile elde edilebilir. L-idoz, D - glukozun bir epimeridir.
Heptoz, yedi karbon atomlu bir monosakkarittir.
Seliwanoff testi, aldoz ve ketoz şekerlerini birbirinden ayıran kimyasal bir testtir. Şeker bir keton grubu içeriyorsa, bu bir ketozdur. Bir şeker bir aldehit grubu içeriyorsa, bu bir aldozdur. Bu test, ısıtıldığında ketozların aldozlardan daha hızlı dehidrate olması prensibine dayanır. Testi tasarlayan kimyager Theodor Seliwanoff'un adını almıştır. Ketoz içeren bir çözeltiye eklendiğinde, hızlı bir şekilde pozitif bir test olduğunu gösteren kırmızı bir renk oluşur.
Lobry de Bruyn-Alberda van Ekenstein dönüşümü, Karbonhidrat kimyasında olarak da bilinen Lobry de Bruyn-Van Ekenstein dönüşümü, reaksiyon ara maddesi olarak tautomerik bir enediol ile bir aldozun ketoz izomerine veya tam tersine baz veya asit katalizli dönüşümüdür.
