Anomeersed süsiniku omadused ja näited



The anomeerset süsinikku on süsivesikute (mono- või polüsahhariidide) tsüklilistes struktuurides esinev stereokeskus. Olles stereokeskus, täpsemalt epimeer, tuleneb sellest kaks diastereoisomeeri, mis on tähistatud tähtedega α ja β; need on anomeerid ja moodustavad osa suhkrute maailma ulatuslikust nomenklatuurist.

Iga anomeer, a või p, erinevad anomeerse süsiniku OH rühma asendis tsükli suhtes; kuid mõlemas on anomeerne süsinik sama ja paikneb samas kohas molekulis. Anomeerid on tsüklilised poolatsetaalid, mis on avatud suhkru ahela molekulisisese reaktsiooni produkt; on aldoosid (aldehüüdid) või ketoosid (ketoonid).

Β-D-glükopüranoosi tooli konformatsioon on näidatud ülemises pildis. Nagu näha, koosneb see kuue liikmega ringist, mis sisaldab hapniku aatomit süsinike 5 ja 1 vahel; viimane, või pigem esimene, on anomeerne süsinik, mis moodustab kaks lihtsat sidet kahe hapniku aatomiga.

Üksikasjaliku vaatluse korral on süsiniku 1 külge kinnitatud OH-rühm orienteeritud kuuekordse rõnga kohal, nagu CH-rühm2OH (süsinik 6). See on β-anomeer. Teisest küljest erineb a-anomeer ainult selles OH-rühmas, mis paikneb ringi all, just nagu see oleks trans-diastereomeer..

Indeks

  • 1 Hemiacetales
    • 1.1 Tsükliline hematsetaal
  • 2 Anomeerse süsiniku omadused ja selle äratundmine
  • 3 Näited
    • 3.1 Näide 1
    • 3.2 Näide 2
    • 3.3 Näide 3
  • 4 Viited

Hemiacetals

Anomeerse süsiniku paremaks mõistmiseks ja eristamiseks on vaja minna mõnevõrra sügavamale poolatsetaalide kontseptsioonile. Hematsetaalid on alkoholi ja aldehüüdi (aldooside) või ketooni (ketooside) vahelise keemilise reaktsiooni tulemus..

Seda reaktsiooni võib esitada järgmise üldise keemilise võrrandiga:

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

Nagu näha, reageerib alkohol aldehüüdiga, moodustades hematsetaali. Mis juhtuks, kui nii R kui ka R 'kuuluvad samasse ahelasse? Sellisel juhul oleks meil tsükliline hematsetaal ja ainus võimalik moodus on see, et mõlemad funktsionaalsed rühmad, -OH ja -CHO, esinevad molekulaarses struktuuris..

Lisaks peaks struktuur koosnema paindlikust ahelast ja sidemetest, mis võimaldavad OH-i nukleofiilset rünnakut CHO-rühma karbonüül-süsiniku suhtes. Kui see juhtub, sulgub struktuur viie või kuue liikme ringis.

Tsükliline hematsetaal

Ülemine kujutis on näidatud tsüklilise hematsetaali moodustumisest glükoosmonosahhariidi jaoks. On näha, et see koosneb aldoosist koos aldehüüdi rühmaga CHO (süsinik 1). Seda ründab süsinik-5 OH-rühm, mida näitab punane nool.

Struktuur läheb avatud ahelast (glükoosist) kuni püranoostsüklini (glükopüranoos). Alguses ei pruugi see reaktsioon selle reaktsiooni ja just hematsetaali jaoks seletatud vahel olla; kuid kui rõngast jälgitakse hoolikalt, täpsemalt osas C5-O-C1(OH) -C2, on arusaadav, et see vastab hematsetaalile eeldatavale skeletile.

Süsinikud 5 ja 2 esindavad vastavalt üldvalemiga R ja R '. Kuna need on sama struktuuri osad, siis on see tsükliline hematsetaal (ja ring on piisav, et olla ilmne).

Anomeerse süsiniku omadused ja selle äratundmine

Kus on anomeerne süsinik? Glükoosis on see CHO rühm, mis võib läbida nukleofiilset OH rünnakut kas allpool või üle selle. Sõltuvalt rünnaku orientatsioonist moodustatakse kaks erinevat anomeeri: α ja β, nagu juba mainitud.

Seega on esimene omadus, mis omab seda süsinikku, et suhkru avatud ahelas on nukleofiilne rünnak; see tähendab, et see on CHO rühm aldooside puhul või R rühm2C = O ketooside puhul. Siiski, kui tsükliline hematsetaal või tsükkel on moodustunud, võib see süsinik anda mulje, et ta on kadunud.

See on koht, kus teil on muid spetsiifilisemaid omadusi selle leidmiseks kõigis süsivesikute piranoso või furanoso ringis:

-Anomeerne süsinik on alati ringi moodustavast hapnikuaatomist paremal või vasakul.

-Veelgi olulisem on see, et see on seotud mitte ainult selle hapnikuaatomiga, vaid ka OH-rühmaga, mis on pärit CHO-st või R-st2C = O.

-See on asümmeetriline, see tähendab, et sellel on neli erinevat asendajat.

Nende nelja omadusega on anomeerset süsinikku lihtne tuvastada, jälgides mis tahes "magusat struktuuri"..

Näited

Näide 1

Eespool on β-D-frukto-furaanoos, tsükliline hematsetaal koos viielülilise ringiga.

Anomeerse süsiniku kindlakstegemiseks vaadake kõigepealt süsinikku, mis asub tsükli moodustava hapnikuaatomi vasakul ja paremal küljel. Siis on see, mis on seotud OH rühmaga, anomeerne süsinik; mis on antud juhul juba punases ringis.

See on β-anomeer, sest anomeerse süsiniku OH on tsükli kohal, nagu CH-rühm2OH.

Näide 2

Nüüd püüame selgitada, millised on sahharoosi struktuuris anomeersed süsinikud. Nagu märgitud, koosneb see kahest monosahhariidist, mis on kovalentselt seotud glükosiidsidemega -O-.

Paremal asuv rõngas on täpselt sama: β-D-fruktoofuranosa, ainult see, et see on "pööratud" vasakule. Anomeerne süsinik jääb eelmisel juhul samaks ja vastab kõigile omadustele, mida sellest oodatakse.

Teiselt poolt on vasakul ringil α-D-glükopüranoos.

Kordades samasugust anomeerse süsiniku äratundmise protseduuri, vaadates hapnikuaatomi vasakul ja paremal pool asuvat kahte süsinikku, leitakse, et õige süsinik on see, mis on seotud OH rühmaga; mis osaleb glükosiidsetes sidemetes.

Seetõttu on mõlemad anomeersed süsinikuaatomid ühendatud -O- sidemega ja seetõttu on need punastes ringides.

Näide 3

Lõpuks tehakse ettepanek identifitseerida kahe glükoosiühiku anomeersed süsinikud tselluloosis. Jällegi täheldatakse süsinikuaatomit ringi hapniku ümber ja leitakse, et vasakul olevas glükoosi ringis osaleb anomeerne süsinik glükosiidsidemes (mis on punases ringis).

Õige glükoositsüklis on aga anomeerne süsinik hapnikust paremale ja on kergesti identifitseeritav, sest see on seotud glükosiidse sideme hapnikuga. Seega on mõlemad anomeersed süsinikud täielikult identifitseeritud.

Viited

  1. Morrison, R. T. ja Boyd, R, N. (1987). Orgaaniline keemia 5ta Väljaanne Toimetus Addison-Wesley Interamericana.
  2. Carey F. (2008). Orgaaniline keemia (Kuues väljaanne). Mc Grawi mägi.
  3. Graham Solomons T.W., Craig B. Fryhle. (2011). Orgaaniline keemia. Amiinid (10)th väljaanne.). Wiley Plus.
  4. Rendina G. (1974). Rakendatud biokeemia meetodid. Interamericana, Mehhiko.
  5. Chang S. (s.f.). Anomeerse süsiniku juhend: mis on anomeerne süsinik? [PDF] Välja otsitud andmebaasist: chem.ucla.edu
  6. Gunawardena G. (13. märts 2018). Anomeerne kivisüsi. Keemia LibreTexts. Välja otsitud andmebaasist: chem.libretexts.org
  7. Foist L. (2019). Anomeersed süsinikud: määratlus ja ülevaade. Uuring. Välja otsitud: study.com