Charakteristiky a príklady anomérnych uhlíkov



anomérneho uhlíka "Stereocentrum" je stereocentrum prítomné v cyklických štruktúrach sacharidov (mono alebo polysacharidov). Ako stereocentrum, presnejšie epimér, z neho vyplývajú dva diastereoizoméry, označené písmenami a a p; tieto sú anoméry a sú súčasťou rozsiahlej nomenklatúry vo svete cukrov.

Každý anomér, a alebo p, sa líši v polohe OH skupiny anomérneho uhlíka vzhľadom na kruh; ale v oboch je anomérny uhlík rovnaký a nachádza sa na rovnakom mieste v molekule. Anoméry sú cyklické hemiacetály, produkt intramolekulárnej reakcie v otvorenom reťazci cukrov; sú aldózy (aldehydy) alebo ketózy (ketóny).

Konštrukcia stoličky pre β-D-glukopyranózu je znázornená na hornom obrázku. Ako je možné vidieť, pozostáva z prstenca so šiestimi členmi, vrátane atómu kyslíka medzi atómami uhlíka 5 a 1; posledný, alebo skôr prvý, je anomérny uhlík, ktorý tvorí dve jednoduché väzby s dvoma atómami kyslíka.

Ak sa podrobne pozoruje, OH skupina pripojená k uhlíku 1 je orientovaná nad hexagonálnym kruhom, podobne ako skupina CH2OH (uhlík 6). Toto je β-anomér. Na druhej strane, a-anomér by sa líšil len v tejto skupine OH, ktorá by sa nachádzala v kruhu, ako keby to bol trans diastereomér.

index

  • 1 Hemiacetales
    • 1.1 Cyklický hemiacetál
  • 2 Charakteristika anomérneho uhlíka a jeho rozpoznanie
  • 3 Príklady
    • 3.1 Príklad 1
    • 3.2 Príklad 2
    • 3.3 Príklad 3
  • 4 Odkazy

poloacetály

Je potrebné ísť o niečo hlbšie do koncepcie hemiacetálov, aby ste lepšie porozumeli a odlíšili anomérny uhlík. Hemiacetály sú produktom chemickej reakcie medzi alkoholom a aldehydom (aldózami) alebo ketónom (ketózami)..

Táto reakcia môže byť reprezentovaná nasledujúcou všeobecnou chemickou rovnicou:

ROH + R'CHO => ROCH (OH) R '

Ako je možné vidieť, alkohol reaguje s aldehydom za vzniku hemiacetalu. Čo by sa stalo, keby R aj R 'patrili do toho istého reťazca? V tomto prípade by sme mali cyklický hemiacetál a jediným možným spôsobom, ako sa dá vytvoriť, je to, že obidve funkčné skupiny, -OH a -CHO, sú prítomné v molekulovej štruktúre.

Okrem toho by štruktúra mala pozostávať z flexibilného reťazca a väzieb schopných uľahčiť nukleofilný atak OH na karbonylový uhlík skupiny CHO. Keď sa to stane, štruktúra sa uzavrie v kruhu piatich alebo šiestich členov.

Cyklický hemiacetál

Príklad tvorby cyklického hemiacetálu pre glukózový monosacharid je znázornený na hornom obrázku. Je možné vidieť, že pozostáva z aldózy s aldehydovou skupinou CHO (uhlík 1). Toto je napadnuté OH skupinou uhlíka 5, ako je naznačené červenou šípkou.

Štruktúra prechádza od otvoreného reťazca (glukóza) k pyranózovému kruhu (glukopyranóza). Na začiatku nemusí existovať žiadny vzťah medzi touto reakciou a tou, ktorá bola vysvetlená pre hemiacetál; ale ak je krúžok pozorne sledovaný, konkrétne v časti C5-O-C1(OH) -C2, je zrejmé, že to zodpovedá kostre očakávanej pre hemiacetál.

Uhlíky 5 a 2 predstavujú R a R 'všeobecnej rovnice. Keďže tieto sú súčasťou rovnakej štruktúry, potom je to cyklický hemiacetál (a kruh je dosť zrejmý).

Charakteristika anomérneho uhlíka a jeho rozpoznanie

Kde je anomérny uhlík? V glukóze je to skupina CHO, ktorá môže podstúpiť nukleofilný OH útok buď pod alebo nad. V závislosti od orientácie útoku sa tvoria dva rôzne anoméry: a a p, ako už bolo uvedené.

Preto prvou vlastnosťou, ktorá má tento uhlík, je to, že v otvorenom reťazci cukru je ten, ktorý trpí nukleofilným atakom; to znamená, že je to skupina CHO pre aldózy alebo skupina R2C = O pre ketózy. Keď sa však vytvorí cyklický hemiacetál alebo kruh, tento uhlík môže vyvolať dojem, že zmizol.

Toto je miesto, kde máte iné špecifickejšie vlastnosti, aby ste ho našli v každom piranoso alebo furanozo kruhu všetkých sacharidov:

-Anomérny uhlík je vždy vpravo alebo vľavo od atómu kyslíka, ktorý tvorí kruh.

-Ešte dôležitejšie je, že toto nie je viazané len na tento atóm kyslíka, ale tiež na OH skupinu, ktorá prichádza z CHO alebo R2C = 0.

-Je asymetrická, to znamená, že má štyri rôzne substituenty.

S týmito štyrmi charakteristikami je ľahké rozpoznať anomérny uhlík pozorovaním akejkoľvek "sladkej štruktúry"..

Príklady

Príklad 1

Hore je p-D-fruktofuranóza, cyklický hemiacetál s päťčlenným kruhom.

Na identifikáciu anomérneho uhlíka sa najprv pozrite na uhlíky na ľavej a pravej strane atómu kyslíka, ktoré tvoria kruh. Potom ten, ktorý je spojený s OH skupinou je anomérny uhlík; ktorý je v tomto prípade už uzavretý v červenom kruhu.

Toto je β-anomér, pretože OH anomérneho uhlíka je nad kruhom, ako skupina CH2OH.

Príklad 2

Teraz sa snažíme vysvetliť, ktoré sú anomérne uhlíky v štruktúre sacharózy. Ako bolo uvedené, pozostáva z dvoch monosacharidov kovalentne viazaných glykozidovou väzbou, -O-.

Prsteň na pravej strane je presne taký istý, ako sa uvádza: β-D-fructofuranosa, len to, že je "otočený" doľava. Anomérny uhlík zostáva v predchádzajúcom prípade rovnaký a spĺňa všetky charakteristiky, ktoré by sa od neho očakávali.

Na druhej strane, kruh na ľavej strane je α-D-glukopyranóza.

Opakovaním rovnakého postupu rozpoznávania anomérneho uhlíka, pri pohľade na dva atómy uhlíka na ľavej a pravej strane atómu kyslíka, sa zistilo, že pravý uhlík je ten, ktorý je pripojený k OH skupine; ktorý sa zúčastňuje na glykozidovej väzbe.

Obidva anomérne atómy uhlíka sú teda spojené väzbou -O-, a preto sú uzavreté v červených krúžkoch.

Príklad 3

Nakoniec sa navrhuje identifikovať anomérne uhlíky dvoch glukózových jednotiek v celulóze. Uhlíky sú opäť pozorované okolo kyslíka v kruhu a zistilo sa, že v kruhu glukózy na ľavej strane sa anomérny uhlík zúčastňuje na glykozidovej väzbe (uzavretej v červenom kruhu).

V pravom glukózovom kruhu je však anomérny uhlík napravo od kyslíka a je ľahko identifikovateľný, pretože je viazaný na kyslík glykozidovej väzby. Obidva anomérne atómy uhlíka sú teda plne identifikované.

referencie

  1. Morrison, R. T. a Boyd, R, N. (1987). Organická chémia 5ta Vydanie. Editorial Addison-Wesley Interamericana.
  2. Carey F. (2008). Organická chémia (Šieste vydanie). Mc Graw Hill.
  3. Graham Solomons T.W., Craig B. Fryhle. (2011). Organická chémia. Amíny. (10th vydania.). Wiley Plus.
  4. Rendina G. (1974). Aplikované biochemické techniky. Interamericana, Mexiko.
  5. Chang S. (s.f.). Sprievodca anomérnym uhlíkom: Čo je anomérny uhlík? [PDF]. Zdroj: chem.ucla.edu
  6. Gunawardena G. (13. marca 2018). Anomerické uhlie. Chémia LibreTexts. Zdroj: chem.libretexts.org
  7. Foist L. (2019). Anomerický uhlík: definícia a prehľad. Štúdia. Zdroj: study.com