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