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

  1. Моррисон, Р. Т. и Бойд, Р. Н. (1987). Органическая химия 5та Выпуск. Редакция Эддисон-Уэсли.
  2. Кэри Ф. (2008). Органическая химия (Шестое издание). Mc Graw Hill.
  3. Грэм Соломонс Т.В., Крейг Б. Фрайл. (2011). Органическая химия. Амины. (10го издание.). Wiley Plus.
  4. Рендина Г. (1974). Прикладные биохимические методики. Interamericana, Мексика.
  5. Chang S. (s.f.). Руководство по аномерному углероду: что такое аномерный углерод? [PDF]. Получено от: chem.ucla.edu
  6. Гунавардена Г. (13 марта 2018 г.). Аномерный уголь. Химия LibreTexts. Получено от: chem.libretexts.org
  7. Фоист Л. (2019). Аномерный углерод: определение и обзор. Исследование. Получено с: study.com