Anomeeriset hiilen ominaisuudet ja esimerkit



anomeerinen hiili on stereokeskus, joka on hiilihydraattien (mono- tai polysakkaridien) syklisissä rakenteissa. Koska se on stereokeskus, tarkemmin sanottuna epimeeri, se on peräisin kahdesta diastereoisomeeristä, jotka on merkitty kirjaimilla α ja β; nämä ovat anomeereja, ja ne ovat osa sokerin maailman laajaa nimikkeistöä.

Kukin anomeeri, a tai P, eroavat anomeerisen hiilen OH-ryhmän asemasta renkaan suhteen; mutta molemmissa anomeerinen hiili on sama ja sijaitsee samassa paikassa molekyylissä. Anomeerit ovat syklisiä hemiasetaaleja, joka on intramolekulaarisen reaktion tuote sokerien avoimessa ketjussa; ovat aldoosit (aldehydit) tai ketoosit (ketonit).

Β-D-glukopyranoosin tuolin konformaatio on esitetty ylemmässä kuvassa. Kuten voidaan nähdä, se koostuu kuudesta jäsenestä koostuvasta renkaasta, joka sisältää happiatomin hiilien 5 ja 1 välillä; jälkimmäinen tai pikemminkin ensimmäinen on anomeerinen hiili, joka muodostaa kaksi yksinkertaista sidosta kahdella happiatomilla.

Jos havaitaan yksityiskohtaisesti, hiiliryhmään 1 kiinnitetty OH-ryhmä on suunnattu kuusikulmaisen renkaan yläpuolelle, kuten CH-ryhmä2OH (hiili 6). Tämä on β-anomeeri. A-anomeeri puolestaan ​​eroaisi vain tässä OH-ryhmässä, joka sijoitettaisiin renkaan alapuolelle, aivan kuin se olisi trans-diastereomeeri.

indeksi

  • 1 Hemiacetales
    • 1.1 Syklinen hemiasetaali
  • 2 Anomeerisen hiilen ominaisuudet ja sen tunnistaminen
  • 3 Esimerkkejä
    • 3.1 Esimerkki 1
    • 3.2 Esimerkki 2
    • 3.3 Esimerkki 3
  • 4 Viitteet

puoliasetaalit

On välttämätöntä mennä hieman syvemmälle hemiasetaalien käsitteeseen, jotta ymmärrettäisiin paremmin ja erotettaisiin anomeerinen hiili. Hemiasetaalit ovat alkoholin ja aldehydin (aldoosien) tai ketonin (ketoosien) välisen kemiallisen reaktion tuote..

Tätä reaktiota voidaan esittää seuraavalla yleisellä kemiallisella yhtälöllä:

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

Kuten voidaan nähdä, alkoholi reagoi aldehydin kanssa muodostaen hemiasetaalin. Mitä tapahtuisi, jos sekä R että R kuuluvat samaan ketjuun? Tällöin meillä olisi syklinen hemiasetaali, ja ainoa mahdollinen tapa, jolla voidaan muodostaa, on, että molemmat funktionaaliset ryhmät, -OH ja -CHO, ovat läsnä molekyylirakenteessa.

Lisäksi rakenteen tulisi koostua joustavasta ketjusta ja sidoksista, jotka kykenevät helpottamaan OH: n nukleofiilistä hyökkäystä CHO-ryhmän karbonyylihiiliin. Kun näin tapahtuu, rakenne sulkeutuu viiden tai kuuden jäsenen renkaaseen.

Syklinen hemiasetaali

Yläkuvassa on esimerkki syklisen hemiasetaalin muodostumisesta glukoosimonosakkaridille. Voidaan nähdä, että se koostuu aldoosista, jossa on aldehydiryhmä CHO (hiili 1). Tätä hyökkää hiili 5: n OH-ryhmä, kuten punainen nuoli osoittaa.

Rakenne lähtee siitä, että se on avoin ketju (glukoosi) pyranoosirenkaaksi (glukopyranoosi). Alussa ei voi olla mitään yhteyttä tämän reaktion ja juuri hemiasetaalille selitetyn suhteen välillä; mutta jos rengasta tarkkaillaan tarkasti, erityisesti kohdassa C5-O-C1(OH) -C2, on ymmärrettävä, että tämä vastaa hemiasetaalin odotettua luurankoa.

Hiilet 5 ja 2 edustavat yleisen yhtälön vastaavasti R: ää ja R ': tä. Koska nämä ovat osa samaa rakennetta, se on sitten syklinen hemiasetaali (ja rengas riittää selväksi).

Anomeerisen hiilen ominaisuudet ja sen tunnistaminen

Missä on anomeerinen hiili? Glukoosissa tämä on CHO-ryhmä, joka voi käydä läpi nukleofiilisen OH-hyökkäyksen joko alla tai yli. Hyökkäyksen suunnasta riippuen muodostuu kaksi erilaista anomeeria: a ja p, kuten jo mainittiin.

Siksi ensimmäinen ominaisuus, jolla on tämä hiili, on se, että sokerin avoin ketju on se, joka kärsii nukleofiilisestä hyökkäyksestä; toisin sanoen se on CHO-ryhmä, aldooseille tai ryhmä R2C = O, ketoosien osalta. Kuitenkin kun syklinen hemiasetaali tai rengas on muodostettu, tämä hiili voi antaa vaikutelman katoamisesta.

Silloin sinulla on muita erityispiirteitä sen paikantamiseksi kaikkiin hiilihydraattien piranoso- tai furanoso-renkaisiin:

-Anomeerinen hiili on aina renkaan muodostavan happiatomin oikealla tai vasemmalla puolella.

-Vielä tärkeämpää on, että tämä liittyy tähän happiatomiin, mutta myös OH-ryhmään, joka tulee CHO: sta tai R: stä2C = O.

-Se on epäsymmetrinen, ts. Siinä on neljä eri substituenttia.

Näiden neljän ominaisuuden avulla on helppo tunnistaa anomeerinen hiili tarkkailemalla mitä tahansa "makeaa rakennetta".

esimerkit

Esimerkki 1

Yllä on β-D-fruktouranoosi, syklinen hemiasetaali, jossa on viiden jäseninen rengas.

Anomeerisen hiilen tunnistamiseksi on ensin tarkasteltava renkaan vasemman ja oikean puolen hiiliä. Sitten se, joka on kytketty OH-ryhmään, on anomeerinen hiili; joka tässä tapauksessa on jo punaisessa ympyrässä.

Tämä on P-anomeeri, koska anomeerisen hiilen OH on renkaan yläpuolella, kuten CH-ryhmässä2OH.

Esimerkki 2

Nyt yritämme selittää, mitkä ovat anomeeriset hiiliat sakkaroosin rakenteessa. Kuten on todettu, se koostuu kahdesta monosakkaridista, jotka on kovalenttisesti kytketty glykosidisidoksella, -O-.

Oikealla oleva rengas on täsmälleen sama: β-D-fruktouranosa, vain, että se on "kääntynyt" vasemmalle. Anomeerinen hiili pysyy samana edellisessä tapauksessa ja täyttää kaikki sen odotettavissa olevat ominaisuudet.

Toisaalta vasemmalla oleva rengas on a-D-glukopyranoosi.

Toistamalla sama menetelmä anomeerisen hiilen tunnistamiseksi, tarkasteltaessa happiatomin vasemmalla ja oikealla puolella olevia kahta hiiltä, ​​havaitaan, että oikea hiili on se, joka on kytketty OH-ryhmään; joka osallistuu glykosidiseen sidokseen.

Siksi molemmat anomeeriset hiiliat on kytketty -O- linkillä, ja siksi ne on suljettu punaisiin ympyröihin.

Esimerkki 3

Lopuksi ehdotetaan kahden glukoosiyksikön anomeeristen hiilien tunnistamista selluloosassa. Jälleen hiilet havaitaan renkaan hapen ympärillä, ja havaitaan, että vasemmassa glukoosirenkaassa anomeerinen hiili osallistuu glykosidiseen sidokseen (joka on punaisessa ympyrässä).

Oikeassa glukoosirenkaassa anomeerinen hiili on kuitenkin hapen oikealla puolella, ja se on helposti tunnistettavissa, koska se on sitoutunut glykosidisidoksen happeen. Näin ollen molemmat anomeeriset hiiliat ovat täysin tunnistettuja.

viittaukset

  1. Morrison, R. T. ja Boyd, R, N. (1987). Orgaaninen kemia 5ta Painos. Toimituksellinen Addison-Wesley Interamericana.
  2. Carey F. (2008). Orgaaninen kemia (Kuudes painos). Mc Graw Hill.
  3. Graham Solomons T.W., Craig B. Fryhle. (2011). Orgaaninen kemia. Amiineja. (10th painos.). Wiley Plus.
  4. Rendina G. (1974). Sovelletut biokemian tekniikat. Interamericana, Meksiko.
  5. Chang S. (s.f.). Anomeerisen hiilen opas: Mikä on anomeerinen hiili? [PDF]. Haettu osoitteesta: chem.ucla.edu
  6. Gunawardena G. (13. maaliskuuta 2018). Anomeerinen hiili. Kemia LibreTexts. Haettu osoitteesta: chem.libretexts.org
  7. Foist L. (2019). Anomeerinen hiili: Määritelmä ja yleiskuvaus. Tutkimus. Haettu osoitteesta study.com