Аномерни въглеродни характеристики и примери



на аномерен въглерод "Стереоцентър" е стереоцентър, присъстващ в цикличните структури на въглехидрати (моно или полизахариди). Като стереоцентър, по-точно епимер, произтича от него два диастереоизомера, обозначени с буквите α и β; те са аномери и са част от обширната номенклатура в света на захарите.

Всеки аномер, а или р, се различават по позицията на ОН групата на аномерния въглерод по отношение на пръстена; но и в двете, аномерният въглерод е един и същ и се намира на същото място в молекулата. Аномерите са циклични хемиацетали, продукт на вътрешномолекулна реакция в отворената верига на захарите; са алдози (алдехиди) или кетози (кетони).

Конформацията на стола за β-D-глюкопиранозата е показана в горното изображение. Както може да се види, то се състои от пръстен от шест члена, включващ кислороден атом между въглерод 5 и 1; последният, или по-скоро първият, е аномерният въглерод, който образува две прости връзки с два кислородни атома.

Ако се наблюдава в детайли, ОН групата свързана с въглерод 1 е ориентирана над хексагоналния пръстен, подобно на СН групата2ОН (въглерод 6). Това е р аномер. А-аномерът, от друга страна, ще се различава само в тази ОН-група, която ще бъде разположена надолу по пръстена, точно както ако е транс-диастереомер.

индекс

  • 1 Hemiacetales
    • 1.1 Цикличен полуацетал
  • 2 Характеристики на аномерния въглерод и как да го разпознаем
  • 3 Примери
    • 3.1 Пример 1
    • 3.2 Пример 2
    • 3.3 Пример 3
  • 4 Препратки

полуацетали

Необходимо е да се отиде малко по-дълбоко в концепцията за хемиацетали, за да се разбере по-добре и да се разграничи аномерният въглерод. Хемиацеталите са продукт на химическа реакция между алкохол и алдехид (алдози) или кетон (кетози).

Тази реакция може да бъде представена чрез следното общо химическо уравнение:

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

Както може да се види, алкохол реагира с алдехид за образуване на полуацетал. Какво би станало, ако и R, и R 'принадлежат към една и съща верига? В този случай, ние ще имаме цикличен хемиацетал, и единственият възможен начин, по който може да се образува е, че и двете функционални групи, -ОН и -СНО, присъстват в молекулната структура..

В допълнение, структурата трябва да се състои от гъвкава верига и с връзки, способни да улеснят нуклеофилната атака на ОН към карбонилния въглерод на СНО групата. Когато това се случи, структурата се затваря в пръстен от пет или шест члена.

Цикличен полуацетал

Пример за образуване на цикличен хемиацетал за глюкозния монозахарид е показан в горното изображение. Може да се види, че той се състои от алдоза, с алдехидна група СНО (въглерод 1). Това е атакувано от ОН групата на въглерод 5, както е показано от червената стрелка.

Структурата преминава от отворена верига (глюкоза) до пиранозен пръстен (глюкопираноза). В началото може да няма връзка между тази реакция и тази, която току-що е обяснена за полуацетала; но ако пръстенът е внимателно наблюдаван, особено в раздел С5-О-С1(ОН) -С2, ще бъде оценено, че това съответства на скелета, очакван за полуацетал.

Въглеродите 5 и 2 представляват съответно R и R 'на общото уравнение. Тъй като те са част от една и съща структура, то тогава е цикличен полуацетал (и пръстенът е достатъчен, за да бъде очевиден).

Характеристики на аномерния въглерод и как да се разпознае

Къде е аномерният въглерод? В глюкоза, това е СНО групата, която може да претърпи нуклеофилна OH атака под или над. В зависимост от ориентацията на атаката се образуват два различни аномера: α и β, както вече споменахме.

Следователно, първата характеристика, която има този въглерод, е, че в отворената верига на захарта е тази, която страда от нуклеофилната атака; това е СНО група, за алдози, или група R2С = О за кетозите. Обаче, след като се образува цикличен полуацетал или пръстен, този въглерод може да създаде впечатлението, че е изчезнал.

Това е мястото, където имате други по-специфични характеристики, за да го намерите във всеки пираносови или фураносови пръстени от всички въглехидрати:

-Аномерният въглерод е винаги надясно или вляво от кислородния атом, който образува пръстена.

-Още по-важно, това е свързано не само с този кислороден атом, но и с ОН групата, идваща от СНО или R2С = О.

-Той е асиметричен, т.е. има четири различни заместителя.

С тези четири характеристики е лесно да се разпознае аномерния въглерод чрез наблюдение на всяка "сладка структура".

Примери

Пример 1

По-горе е β-D-фруктофураноза, цикличен полуацетал с петчленен пръстен.

За да идентифицирате аномерния въглерод, първо разгледайте въглеродите от лявата и дясната страна на кислородния атом, който образува пръстена. След това, този, който е свързан с ОН групата, е аномерният въглерод; което в този случай вече е затворено в червен кръг.

Това е р-аномерът, защото ОН на аномерния въглерод е над пръстена, подобно на СН групата2OH.

Пример 2

Сега се опитваме да обясним кои са аномерните въглени в структурата на захарозата. Както беше отбелязано, той се състои от два монозахарида, ковалентно свързани чрез гликозидна връзка, -О-.

Пръстенът отдясно е точно същият, както вече споменахме: β-D-фруктофураноза, само че е "обърнат" наляво. Аномерният въглерод остава същият за предишния случай и отговаря на всички характеристики, които биха се очаквали от него.

От друга страна, пръстенът отляво е α-D-глюкопираноза.

Повтаряйки същата процедура за разпознаване на аномерния въглерод, разглеждайки двата въглерода от лявата и дясната страна на кислородния атом, е установено, че десният въглерод е този, който е свързан с ОН групата; който участва в гликозидната връзка.

Следователно, двата аномерни въглерода са свързани чрез -O- връзката и затова са затворени в червени кръгове..

Пример 3

Накрая се предлага да се идентифицират аномерните въглеродни съединения на две глюкозни единици в целулозата. Отново, въглеродите се наблюдават около кислорода в пръстена и е установено, че в пръстена глюкоза отляво аномерният въглерод участва в гликозидната връзка (затворена в червения кръг).

В десния глюкозен пръстен обаче, аномерният въглерод е отдясно на кислорода и лесно се идентифицира, защото е свързан с кислорода на гликозидната връзка. По този начин и двата аномерни въглерода са напълно идентифицирани.

препратки

  1. Morrison, R.T. and Boyd, R, N. (1987). Органична химия 5та Edition. Редакционна Аддисън-Уесли Интерамерикана.
  2. Кери Ф. (2008). Органична химия (Шесто издание). Mc Graw Hill.
  3. Греъм Соломонс T.W., Крейг Б. Фрайле. (2011 г.). Органична химия. Амини. (10тата издание.). Wiley Plus.
  4. Rendina G. (1974). Приложна биохимична техника. Интерамерикана, Мексико.
  5. Chang S. (s.f.). Ръководство за аномерния въглерод: Какво е аномерен въглерод? [PDF]. Изтеглено от: chem.ucla.edu
  6. Gunawardena G. (13 март, 2018 г.). Аномерни въглища. Химия LibreTexts. Изтеглено от: chem.libretexts.org
  7. Foist L. (2019). Аномерен въглерод: Определение и преглед. Изследване. Изтеглено от: study.com