Carboidrato che non può essere scisso per idrolisi. (Sin.  zucchero, oso,   monosio.)

u Chimica

I  monosaccaridi sono generalmente semiacetali o semichetali poliossidrilati, ma per semplicità si possono considerare poliossialdeidi (aldosi) o poliossichetoni (chetosi). I più frequenti in natura sono gli aldosi a 6 atomi di carbonio o aldoesosi di formula generale CH2OH(CHOH)4CHO. Come si vede, ogni atomo di carbonio ha una funzione ossigenata, caratteristica che si ritrova nei chetoesosi

CH2OH(CHOH)3COCH2OH.

Se gli atomi di carbonio della catena sono tre, parliamo di triosi (ad es. aldotriosio), se sono quattro di tetrosi, se sono cinque di pentosi. Si conoscono anche monosaccaridi in cui almeno un carbonio non porta funzioni ossigenate; si chiamano per es. metilpentosi gli zuccheri di formula generale CH3(CHOH)4CHO. I monosaccaridi sono generalmente di origine vegetale: si ritrovano allo stato libero o come glucosidi, da cui si ottengono per idrolisi. Sono solidi incolori, molto solubili in acqua e per la maggior parte dolci. Come aldeidi o a-ossichetoni riducono le soluzioni ammoniacali di sali di argento o le soluzioni basiche di rame bivalente. Con eccesso di fenilidrazina danno osazoni che sono degli a-difenilidrazoni e che perciò, come vedremo, possono derivare da tre monosaccaridi diversi. La funzione carbonilica può essere ridotta a gruppo alcoolico per es. con amalgama di sodio e acqua. In tal modo dagli esosi si ottengono gli esitoli o esiti CH2OH(CHOH)4CH2OH. La funzione aldeidica degli aldosi può essere ossidata a carbossile, per es. con bromo in acqua, dando luogo a un acido aldonico

HOCH2(CHOH)4CO2H.

Caratteristica comune dei monosaccaridi è la profonda alterazione che subiscono in alcali, con isomerizzazione, rottura, o allungamento della catena di atomi di carbonio. Tutti i monosaccaridi sono otticamente attivi (le minuscole d- o l- indicano se la sostanza è destrogira o levogira). Il più diffuso è il d-glucosio, che è la sostanza organica, come tale o come polimero, più abbondante in natura; il d-galattosio, il d-mannosio, il d-ramnosio, il l- arabinosio, il l-ribosio, sono tutti monosaccaridi aldeidici; fra i chetonici abbiamo il d-fruttosio (o levulosio), il l-sorbosio, il d-tagatosio.

Costituzione sterica. L'attività ottica dei monosaccaridi deriva dalla presenza nella molecola di vari atomi di carbonio asimmetrici, cioè con quattro sostituenti diversi. Per es. gli aldoesosi hanno quattro carboni asimmetrici, perciò teoricamente si devono avere sedici composti diversi tra loro per l'attività ottica e per la disposizione nello spazio dei sostituenti, ma non per la loro natura. Per poter scrivere le sedici sostanze sono necessarie alcune convenzioni, per es. basta scriverne solo otto, perchι le altre sono le loro immagini speculari o enantiomeri. Inoltre bisogna, almeno teoricamente, irrigidire la molecola, ponendo per convenzione sempre in basso il gruppo CH2OH, immaginando che nelle formule i legami orizzontali siano rivolti verso l'osservatore e quelli verticali dalla parte opposta. Per poter scegliere fra due qualsiasi enantiomeri, inoltre, si dice di serie D- l'enantiomero che ha l'ossidrile del carbonio precedente il CH2OH a destra. Cioè:

Per es. il d-glucosio (d- significa semplicemente che la sostanza è destrorotatoria) appartiene alla serie D-; per indicarlo si scrive D(+)glucosio, in cui (+) sta per d-, e ha la formula I (la formula II è quella abbreviata, derivata dalla I).

Il L(­)glucosio ha invece la formula III e IV (abbreviata). I monosaccaridi naturali appartengono generalmente alla serie D- e ciò prescindendo dal segno dell'angolo di rotazione il quale evidentemente dipende da tutti i centri di asimmetria presenti. A lato si danno le formule steriche degli otto D- aldoesosi, dei quattro D- chetoesosi, dei quattro D- aldopentosi e dei due D- aldotetrosi. L'unico aldotriosio è l'aldeide glicerica:

Solo i triosi e i tetrosi chetonici esistono però in forma aperta aldeidica o chetonica del tipo di quelle riportate a lato. In tutti gli altri la funzione aldeidica o chetonica reagisce con un ossidrile della medesima molecola, formando un semiacetale o semichetale intramolecolare. Poichè gli anelli che così ottengono devono essere i più stabili possibili, essi sono a 6 atomi e si parla di forma piranosica (da pirano) del monosaccaride, che viene detto piranosio. In alcuni casi l'anello a 6 atomi non può formarsi, allora il monosaccaride si ritrova con un anello a 5 atomi, cioè esiste in forma furanosica (da furano) e si chiama furanosio. Si crea così un nuovo atomo di carbonio asimmetrico che può al solito assumere due configurazioni che vengono dette a o b. Il passaggio da forma aperta a forma ciclica richiede l'introduzione di altre convenzioni. Si ammette di porre l'ossigeno del ponte dietro a destra e per la serie D- il CH2OH in alto, allora il D-glucosio può avere le due strutture

In soluzione acquosa le due forme coesistono; perciò, se si scioglie dell'a- glucosio, che ha un potere rotatorio specifico di 112°, e si misura il potere rotatorio della soluzione, si osserva che questo varia nel tempo. Il fenomeno prende il nome di mutarotazione ed è dovuto alla trasformazione di una parte di forma a, attraverso la forma aldeidica aperta, in forma b. Gli isomeri a e b si chiamano anomeri. In natura il b- D(+)glucosio è più diffuso dell'a-D(+)glucosio (ovviamente nei glucosidi e nei polisaccaridi) e ciò si spiega considerando che l'anello piranosico della molecola non è piano, cioè che gli angoli fra i vari atomi non sono di 120° bensì di circa 109°. Allora le vere formule dei due anomeri del glucosio sono:

Tutto questo è stato confermato da varie reazioni e da indagini roentgengrafiche e la forma b è più stabile perchè tutti i sostituenti sono disposti in modo di non interferire tra loro. Questa grande stabilità può rendere conto del fatto che il b- glucosio e le sue combinazioni sono le sostanze più abbondanti in natura.