Характеристики и примеры аномерного углерода
аномерный углерод является стереоцентром, присутствующим в циклических структурах углеводов (моно- или полисахаридов). Будучи стереоцентром, точнее эпимером, он образует два диастереоизомера, обозначенных буквами α и β; это аномеры, и они являются частью обширной номенклатуры в мире сахаров.
Каждый аномер, α или β, отличается по положению группы ОН аномерного углерода по отношению к кольцу; но в обоих случаях аномерный углерод одинаков и находится в одном и том же месте в молекуле. Аномеры представляют собой циклические полуацетали, продукт внутримолекулярной реакции в открытой цепи сахаров; являются альдозы (альдегиды) или кетозы (кетоны).
Конформация стула для β-D-глюкопиранозы показана на верхнем изображении. Как видно, он состоит из кольца из шести членов, включая атом кислорода между атомами углерода 5 и 1; последний, вернее, первый, представляет собой аномерный углерод, который образует две простые связи с двумя атомами кислорода.
Если наблюдать подробно, группа ОН, присоединенная к углероду 1, ориентирована над гексагональным кольцом, как группа СН2ОН (углерод 6). Это β-аномер. С другой стороны, α-аномер будет отличаться только в этой ОН-группе, которая будет расположена вниз по кольцу, как если бы это был транс-диастереомер.
индекс
- 1 полуацетал
- 1.1 Циклический полуацеталь
- 2 Характеристика аномерного углерода и как его распознать
- 3 примера
- 3.1 Пример 1
- 3.2 Пример 2
- 3.3 Пример 3
- 4 Ссылки
полуацетали
Необходимо немного углубиться в концепцию полуацеталей, чтобы лучше понять и отличить аномерный углерод. Гемиацетали являются продуктом химической реакции между спиртом и альдегидом (альдозы) или кетоном (кетозы).
Эта реакция может быть представлена следующим общим химическим уравнением:
ROH + R'CHO => ROCH (OH) R '
Как видно, спирт вступает в реакцию с альдегидом, образуя полуацеталь. Что произойдет, если оба R и R 'принадлежат к одной цепи? В этом случае у нас будет циклический полуацеталь, и единственный возможный способ его образования - это наличие в молекулярной структуре обеих функциональных групп -ОН и -СНО..
Кроме того, структура должна состоять из гибкой цепи и со связями, способными облегчать нуклеофильную атаку OH на карбонильный углерод группы CHO. Когда это происходит, структура замыкается в кольцо из пяти или шести членов..
Циклический полуацеталь
Пример образования циклического полуацеталя для моносахарида глюкозы показан на верхнем изображении. Можно видеть, что он состоит из альдозы с альдегидной группой CHO (углерод 1). Это атаковано группой ОН углерода 5, как указано красной стрелкой.
Структура превращается из открытой цепи (глюкоза) в пиранозное кольцо (глюкопираноза). В начале не может быть никакой связи между этой реакцией и той, которая только что объяснена для полуацеталя; но если кольцо внимательно соблюдается, особенно в разделе C5-O-C1(ОН) -С2, Понятно, что это соответствует скелету, ожидаемому для полуацеталя..
Углероды 5 и 2 представляют R и R 'общего уравнения соответственно. Поскольку они являются частью одной и той же структуры, то это циклический полуацеталь (и кольцо достаточно, чтобы быть очевидным).
Характеристика аномерного углерода и как его распознать
Где аномерный углерод? В глюкозе это группа СНО, которая может подвергаться нуклеофильной атаке ОН либо ниже, либо выше. В зависимости от направления атаки образуются два разных аномера: α и β, как уже упоминалось.
Следовательно, первая особенность, которая имеет этот углерод, состоит в том, что в открытой цепи сахара находится та, которая страдает нуклеофильной атакой; то есть это группа СНО для альдоз или группа R2С = О, для кетозов. Однако, как только образуется циклический полуацеталь или кольцо, этот углерод может создать впечатление исчезновения.
Вот где у вас есть другие более специфические характеристики, чтобы найти его в любом кольце пиранозо или фуранозо всех углеводов:
-Аномерный углерод всегда справа или слева от атома кислорода, который составляет кольцо.
-Еще более важно, что это связано не только с этим атомом кислорода, но также и с группой ОН, происходящей из СНО или R2C = O.
-Он асимметричный, то есть имеет четыре различных заместителя.
С помощью этих четырех характеристик легко распознать аномерный углерод, наблюдая любую «сладкую структуру».
примеров
Пример 1
Выше β-D-фруктофураноза, циклический полуацеталь с пятичленным кольцом.
Чтобы определить аномерный углерод, сначала посмотрите на углерод с левой и правой сторон от атома кислорода, который составляет кольцо. Тогда тот, который связан с группой ОН, является аномерным углеродом; который в этом случае уже заключен в красный круг.
Это β-аномер, потому что ОН аномерного углерода находится выше кольца, как и группа СН2Огайо.
Пример 2
Теперь мы попытаемся объяснить, какие аномерные атомы углерода входят в структуру сахарозы. Как уже отмечалось, он состоит из двух моносахаридов, ковалентно связанных гликозидной связью, -O-.
Кольцо справа точно такое же, только что упомянутое: β-D-fructofuranosa, только то, что оно «повернуто» влево. Аномерный углерод остается прежним для предыдущего случая и соответствует всем характеристикам, которые можно ожидать от него..
С другой стороны, кольцо слева представляет собой α-D-глюкопиранозу.
Повторяя ту же процедуру распознавания аномерного углерода, глядя на два атома углерода с левой и правой стороны атома кислорода, обнаруживается, что правый углерод является тем, который связан с группой ОН; который участвует в гликозидной связи.
Следовательно, оба аномерных атома углерода связаны -O- связью, и поэтому они заключены в красные кружки.
Пример 3
Наконец, предлагается идентифицировать аномерные атомы углерода двух единиц глюкозы в целлюлозе. Опять же, атомы углерода наблюдаются вокруг кислорода внутри кольца, и было обнаружено, что в кольце глюкозы слева аномерный углерод участвует в гликозидной связи (заключен в красный круг).
В правом глюкозном кольце, однако, аномерный углерод находится справа от кислорода и его легко идентифицировать, поскольку он связан с кислородом гликозидной связи. Таким образом, оба аномерных углерода полностью идентифицированы.
ссылки
- Моррисон, Р. Т. и Бойд, Р. Н. (1987). Органическая химия 5та Выпуск. Редакция Эддисон-Уэсли.
- Кэри Ф. (2008). Органическая химия (Шестое издание). Mc Graw Hill.
- Грэм Соломонс Т.В., Крейг Б. Фрайл. (2011). Органическая химия. Амины. (10го издание.). Wiley Plus.
- Рендина Г. (1974). Прикладные биохимические методики. Interamericana, Мексика.
- Chang S. (s.f.). Руководство по аномерному углероду: что такое аномерный углерод? [PDF]. Получено от: chem.ucla.edu
- Гунавардена Г. (13 марта 2018 г.). Аномерный уголь. Химия LibreTexts. Получено от: chem.libretexts.org
- Фоист Л. (2019). Аномерный углерод: определение и обзор. Исследование. Получено с: study.com