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