Anomerické charakteristiky uhlíku a příklady



anomerního uhlíku je stereocentrum přítomné v cyklických strukturách sacharidů (mono nebo polysacharidů). Být stereocenter, přesněji epimer, pochází z toho dva diastereoizomery, označené písmeny a a p; jedná se o anomery a jsou součástí rozsáhlé nomenklatury ve světě cukrů.

Každý anomer, a nebo p, se liší v poloze OH skupiny anomerního uhlíku vzhledem k kruhu; ale v obou je anomerní uhlík stejný a nachází se na stejném místě v molekule. Anomery jsou cyklické hemiacetaly, produkt intramolekulární reakce v otevřeném řetězci cukrů; jsou aldózy (aldehydy) nebo ketózy (ketony).

Konformace židle pro β-D-glukopyranózu je zobrazena na horním obrázku. Jak je vidět, sestává z kruhu šesti členů, včetně atomu kyslíku mezi atomy uhlíku 5 a 1; druhý, nebo spíše první, je anomerní uhlík, který tvoří dvě jednoduché vazby se dvěma atomy kyslíku.

Pokud je detailně pozorován, OH skupina připojená k uhlíku 1 je orientována nad hexagonálním kruhem, podobně jako skupina CH2OH (uhlík 6). Toto je β anomer. Na druhou stranu, anomer α by se lišil pouze v této skupině OH, která by byla umístěna v kruhu, stejně jako by to byl trans diastereomer..

Index

  • 1 Hemiacetales
    • 1.1 Cyklický hemiacetal
  • 2 Charakteristika anomerního uhlíku a jeho rozpoznání
  • 3 Příklady
    • 3.1 Příklad 1
    • 3.2 Příklad 2
    • 3.3 Příklad 3
  • 4 Odkazy

Hemiacetaly

Je třeba jít o něco hlouběji do konceptu hemiacetálů, abyste lépe porozuměli a odlišili anomerní uhlík. Hemiacetaly jsou výsledkem chemické reakce mezi alkoholem a aldehydem (aldózami) nebo ketonem (ketózami)..

Tato reakce může být reprezentována následující obecnou chemickou rovnicí:

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

Jak je vidět, alkohol reaguje s aldehydem za vzniku hemiacetalu. Co by se stalo, kdyby obě R a R 'patřily ke stejnému řetězci? V takovém případě bychom měli cyklický hemiacetal a jediným možným způsobem, jak ho lze vytvořit, je to, že obě funkční skupiny, -OH a -CHO, jsou přítomny v molekulární struktuře.

Navíc by struktura měla sestávat z pružného řetězce a vazeb schopných usnadnit nukleofilní atak OH na karbonylový uhlík skupiny CHO. Když se to stane, struktura se uzavře v kruhu pěti nebo šesti členů.

Cyklický hemiacetal

Příklad tvorby cyklického hemiacetalu pro glukózový monosacharid je znázorněn na horním obrázku. Je vidět, že se skládá z aldózy s aldehydovou skupinou CHO (uhlík 1). To je napadeno OH skupinou uhlíku 5, jak je naznačeno červenou šipkou.

Struktura přechází z otevřeného řetězce (glukózy) na pyranózový kruh (glukopyranóza). Na začátku nemusí existovat žádný vztah mezi touto reakcí a reakcí právě vysvětlenou pro hemiacetal; ale pokud je prstenec pozorně sledován, konkrétně v části C5-O-C1(OH) -C2, bude oceněno, že toto odpovídá kostře očekávané pro hemiacetal.

Uhlíky 5 a 2 představují R a R 'obecné rovnice. Vzhledem k tomu, že tyto části jsou součástí stejné struktury, pak je to cyklický hemiacetal (a kruh je dost na to, aby byl zřejmý).

Charakteristika anomerního uhlíku a jeho rozpoznání

Kde je anomerní uhlík? U glukózy se jedná o skupinu CHO, která může podstoupit nukleofilní OH útok buď pod nebo nad. V závislosti na orientaci útoku se vytvoří dva různé anomery: a a p, jak již bylo uvedeno.

Proto je prvním znakem, který má tento uhlík, to, že v otevřeném řetězci cukru je ten, který trpí nukleofilním atakem; to znamená, že je to skupina CHO, pro aldózy nebo skupina R2C = O pro ketózy. Jakmile se však vytvoří cyklický hemiacetal nebo kruh, může tento uhlík vyvolat dojem, že zmizel.

To je místo, kde máte jiné specifičtější vlastnosti, které je možné nalézt v jakémkoli piranoso nebo furanoso kruhu všech sacharidů:

-Anomerní uhlík je vždy vpravo nebo vlevo od atomu kyslíku, který tvoří kruh.

-Ještě důležitější je, že toto je spojeno nejen s tímto atomem kyslíku, ale také s OH skupinou, která pochází z CHO nebo R2C = O.

-Je asymetrická, to znamená, že má čtyři různé substituenty.

S těmito čtyřmi charakteristikami je snadné rozpoznat anomerní uhlík pozorováním jakékoliv „sladké struktury“.

Příklady

Příklad 1

Nahoře je p-D-fruktofuranóza, cyklický hemiacetal s pětičlenným kruhem.

Pro identifikaci anomerního uhlíku se nejprve podívejte na uhlíky na levé a pravé straně atomu kyslíku, který tvoří kruh. Pak ten, který je vázán na OH skupinu, je anomerní uhlík; který je v tomto případě již uzavřen v červeném kruhu.

Toto je β anomer, protože OH anomerního uhlíku je nad kruhem, jako skupina CH2OH.

Příklad 2

Nyní se snažíme vysvětlit, které jsou anomerní uhlíky ve struktuře sacharózy. Jak bylo uvedeno, sestává ze dvou monosacharidů kovalentně spojených glykosidovou vazbou, -O-.

Prstenec vpravo je přesně stejný, jak bylo zmíněno: β-D-fructofuranosa, jen to, že je "otočen" doleva. Anomerní uhlík zůstává v předchozím případě stejný a splňuje všechny jeho vlastnosti.

Na druhé straně je kruh vlevo α-D-glukopyranóza.

Opakováním stejného postupu rozpoznávání anomerního uhlíku, při pohledu na dva uhlíky na levé a pravé straně atomu kyslíku, bylo zjištěno, že pravý uhlík je ten, který je vázán na OH skupinu; který se podílí na glykosidové vazbě.

Proto jsou oba anomerní uhlíky spojeny vazbou -O-, a proto jsou uzavřeny v červených kruzích.

Příklad 3

Nakonec se navrhuje identifikace anomerních uhlíků dvou glukózových jednotek v celulóze. Opět platí, že uhlíky jsou pozorovány kolem kyslíku v kruhu a je zjištěno, že v kruhu glukózy na levé straně se anomerní uhlík podílí na glykosidové vazbě (uzavřené v červeném kruhu).

V pravém glukózovém kruhu je však anomerní uhlík napravo od kyslíku a je snadno identifikovatelný, protože je vázán na kyslík glykosidové vazby. Tak jsou oba anomerní uhlíky plně identifikovány.

Odkazy

  1. Morrison, R. T. a Boyd, R, N. (1987). Organická chemie 5ta Vydání Editorial Addison-Wesley Interamericana.
  2. Carey F. (2008). Organická chemie (Šesté vydání). Mc Graw Hill.
  3. Graham Solomons T.W., Craig B. Fryhle. (2011). Organická chemie. Aminy (10)th vydání.). Wiley Plus.
  4. Rendina G. (1974). Aplikované biochemické techniky. Interamericana, Mexiko.
  5. Chang S. (s.f.). Průvodce anomerním uhlíkem: Co je to anomerní uhlík? [PDF] Zdroj: chem.ucla.edu
  6. Gunawardena G. (13. března 2018). Anomerické uhlí. Chemie LibreTexts. Zdroj: chem.libretexts.org
  7. Foist L. (2019). Anomerický uhlík: Definice a přehled. Studie. Zdroj: study.com