Χαρακτηριστικά και παραδείγματα ανωμερούς άνθρακα



Το ανomeric άνθρακα είναι ένα στερεοκέντερ παρόν στις κυκλικές δομές των υδατανθράκων (μονο ή πολυσακχαρίτες). Όντας ένα στερεοκέντερ, ακριβέστερα ένα επιμερές, προέρχεται από αυτό δύο διαστερεοϊσομερή, που χαρακτηρίζονται με τα γράμματα α και β. αυτά είναι τα ανόμετρα και αποτελούν μέρος της εκτεταμένης ονοματολογίας στον κόσμο των σακχάρων.

Κάθε ανόμοιο, α ή β, διαφέρει στη θέση της ομάδας ΟΗ του ανωμερικού άνθρακα σε σχέση με τον δακτύλιο. αλλά και στους δύο, ο ανomeric άνθρακας είναι ο ίδιος, και βρίσκεται στην ίδια θέση στο μόριο. Τα ανόμετρα είναι κυκλικά ημιακετάλια, προϊόντα μιας ενδομοριακής αντίδρασης στην ανοικτή αλυσίδα σακχάρων. είναι οι αλδόζες (αλδεΰδες) ή οι κετόζες (κετόνες).

Η διαμόρφωση της καρέκλας για β-ϋ-γλυκοπυρανόζη φαίνεται στην άνω εικόνα. Όπως μπορεί να φανεί, αποτελείται από ένα δακτύλιο έξι μελών, που περιλαμβάνει ένα άτομο οξυγόνου μεταξύ των ανθράκων 5 και 1. ο τελευταίος, ή μάλλον ο πρώτος, είναι ο ανωμερής άνθρακας, ο οποίος σχηματίζει δύο απλούς δεσμούς με δύο άτομα οξυγόνου.

Εάν παρατηρηθεί με λεπτομέρεια, η ομάδα ΟΗ που συνδέεται με τον άνθρακα 1 είναι προσανατολισμένη πάνω από τον εξαγωνικό δακτύλιο, όπως και η ομάδα CH2ΟΗ (άνθρακας 6). Αυτό είναι το β ανωμερές. Το α ανωμερές, από την άλλη πλευρά, θα διαφέρει μόνο σε αυτή την ομάδα ΟΗ, η οποία θα βρίσκεται κάτω από τον δακτύλιο, ακριβώς σαν να ήταν ένα διαστερεομερές trans.

Ευρετήριο

  • 1 Αιμηκετάλες
    • 1.1 Κυκλική ημιακετάλη
  • 2 Χαρακτηριστικά του ανομερικού άνθρακα και πώς να το αναγνωρίσουμε
  • 3 Παραδείγματα
    • 3.1 Παράδειγμα 1
    • 3.2 Παράδειγμα 2
    • 3.3 Παράδειγμα 3
  • 4 Αναφορές

Ημιακετάλες

Είναι απαραίτητο να προχωρήσουμε λίγο πιο βαθιά στην έννοια των ημιακεταλών για να κατανοήσουμε καλύτερα και να διακρίνουμε τον ανομερικό άνθρακα. Οι ημιακετάλες είναι το προϊόν μιας χημικής αντίδρασης μεταξύ μιας αλκοόλης και μιας αλδεΰδης (αλδόζες) ή μιας κετόνης (κετόζης).

Αυτή η αντίδραση μπορεί να αναπαρασταθεί από την ακόλουθη γενική χημική εξίσωση:

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

Όπως μπορεί να φανεί, μια αλκοόλη αντιδρά με μια αλδεΰδη για να σχηματίσει την ημιακετάλη. Τι θα συνέβαινε εάν και οι δύο R και R ανήκουν στην ίδια αλυσίδα; Στην περίπτωση αυτή, θα έχουμε μια κυκλική ημιακετάλη και ο μόνος πιθανός τρόπος σχηματισμού της είναι ότι και οι δύο λειτουργικές ομάδες, -ΟΗ και -CHO είναι παρούσες στη μοριακή δομή.

Επιπλέον, η δομή θα πρέπει να αποτελείται από μια εύκαμπτη αλυσίδα και με δεσμούς ικανούς να διευκολύνουν την πυρηνόφιλη προσβολή του ΟΗ προς τον καρβονυλο άνθρακα της ομάδας CHO. Όταν συμβεί αυτό, η δομή κλείνει σε δακτύλιο πέντε ή έξι μελών.

Κυκλική ημιακετάλη

Ένα παράδειγμα του σχηματισμού μιας κυκλικής ημιακετάλης για τον μονοσακχαρίτη γλυκόζης φαίνεται στην άνω εικόνα. Μπορεί να φανεί ότι αποτελείται από μια αλδόζη, με μια αλδεϋδική ομάδα CHO (άνθρακας 1). Αυτό επιτίθεται από την ομάδα ΟΗ άνθρακα 5, όπως υποδεικνύεται από το κόκκινο βέλος.

Η δομή πηγαίνει από την ύπαρξη μιας ανοικτής αλυσίδας (γλυκόζη) σε ένα δακτύλιο πυρανόζης (γλυκοπυρανόζη). Στην αρχή δεν μπορεί να υπάρχει σχέση μεταξύ αυτής της αντίδρασης και αυτής που εξηγείται ακριβώς για την ημιακετάλη. αλλά αν ο δακτύλιος παρατηρείται προσεκτικά, ειδικά στο τμήμα C5-O-C1(ΟΗ) -Ο2, θα εκτιμηθεί ότι αυτό αντιστοιχεί στον σκελετό που αναμένεται για μια ημιακετάλη.

Οι άνθρακες 5 και 2 έρχονται να αντιπροσωπεύουν τα R και R 'της γενικής εξίσωσης, αντίστοιχα. Δεδομένου ότι αυτά αποτελούν μέρος της ίδιας δομής, τότε είναι μια κυκλική ημιακετάλη (και ο δακτύλιος είναι αρκετός για να είναι προφανής).

Χαρακτηριστικά του ανωμερούς άνθρακα και πώς να το αναγνωρίσουμε

Πού είναι ο ανώτερος άνθρακας; Στη γλυκόζη, αυτή είναι η ομάδα CHO, η οποία μπορεί να υποβληθεί σε νουκλεοφιλική επίθεση ΟΗ είτε κάτω είτε πάνω. Ανάλογα με τον προσανατολισμό της επίθεσης, σχηματίζονται δύο διαφορετικά ανόμετρα: τα α και β, όπως ήδη αναφέρθηκε.

Επομένως, ένα πρώτο χαρακτηριστικό που έχει αυτόν τον άνθρακα είναι ότι στην ανοιχτή αλυσίδα της ζάχαρης είναι εκείνη που υποφέρει από την πυρηνόφιλη επίθεση. δηλαδή, είναι ομάδα CHO, για αλδόζες ή ομάδα R2C = O, για τις κετόζες. Ωστόσο, μόλις σχηματιστεί η κυκλική ημιακετάλη ή δακτύλιος, αυτός ο άνθρακας μπορεί να δώσει την εντύπωση ότι έχει εξαφανιστεί.

Αυτό είναι όπου έχετε άλλα πιο ειδικά χαρακτηριστικά για να το εντοπίσετε σε οποιοδήποτε δαχτυλίδι piranoso ή furanoso όλων των υδατανθράκων:

-Ο ανωμερικός άνθρακας είναι πάντα δεξιά ή αριστερά του ατόμου οξυγόνου που σχηματίζει το δακτύλιο.

-Ακόμη πιο σημαντικό, αυτό συνδέεται όχι μόνο με αυτό το άτομο οξυγόνου αλλά και με την ομάδα ΟΗ, που προέρχεται από το CHO ή το R2C = O.

-Είναι ασύμμετρο, δηλαδή έχει τέσσερις διαφορετικούς υποκαταστάτες.

Με αυτά τα τέσσερα χαρακτηριστικά, είναι εύκολο να αναγνωριστεί ο άνωρος άνθρακας παρατηρώντας οποιαδήποτε "γλυκιά δομή".

Παραδείγματα

Παράδειγμα 1

Ανωτέρω είναι η β-ϋ-φρουκτοφουρανόζη, μια κυκλική ημιακετάλη με έναν πενταμελή δακτύλιο.

Για να προσδιορίσετε τον ανώτερο άνθρακα, εξετάστε πρώτα τους άνθρακες στην αριστερή και τη δεξιά πλευρά του ατόμου οξυγόνου που σχηματίζει το δακτύλιο. Στη συνέχεια, αυτός που συνδέεται με την ΟΗ ομάδα είναι ο ανωμερής άνθρακας. που στην περίπτωση αυτή είναι ήδη περικλεισμένη σε κόκκινο κύκλο.

Αυτό είναι το β ανωμερές επειδή το ΟΗ του ανωμερούς άνθρακα είναι πάνω από τον δακτύλιο, όπως και η ομάδα CH2OH.

Παράδειγμα 2

Τώρα προσπαθούμε να εξηγήσουμε ποιοι είναι οι ανωμερείς άνθρακες στη δομή της σακχαρόζης. Όπως σημειώνεται, συνίσταται από δύο μονοσακχαρίτες ομοιοπολικά συνδεδεμένους με ένα γλυκοσιδικό δεσμό, -Ο-.

Ο δακτύλιος στα δεξιά είναι ακριβώς ο ίδιος που μόλις αναφέρθηκε: β-D-fructofuranosa, μόνο ότι είναι "στραμμένος" προς τα αριστερά. Ο ανωμερικός άνθρακας παραμένει ο ίδιος για την προηγούμενη περίπτωση και πληροί όλα τα χαρακτηριστικά που θα αναμένονταν από αυτό.

Από την άλλη πλευρά, ο δακτύλιος στα αριστερά είναι η α-D-γλυκοπυρανόζη.

Επαναλαμβάνοντας την ίδια διαδικασία αναγνώρισης του ανωμερούς άνθρακα, εξετάζοντας τους δύο άνθρακες στην αριστερή και δεξιά πλευρά του ατόμου οξυγόνου, διαπιστώνεται ότι ο δεξιός άνθρακας είναι αυτός που συνδέεται με την ομάδα ΟΗ. που συμμετέχει στον γλυκοσιδικό δεσμό.

Επομένως, και οι δύο ανωμερείς άνθρακες συνδέονται μέσω του δεσμού -O- και γι 'αυτό περικλείονται σε κόκκινους κύκλους.

Παράδειγμα 3

Τέλος, προτείνεται ο προσδιορισμός των ανωμερών ανθράκων δύο μονάδων γλυκόζης στην κυτταρίνη. Και πάλι, οι άνθρακες παρατηρούνται γύρω από το οξυγόνο εντός του δακτυλίου και διαπιστώνεται ότι στον αριστερό δακτύλιο γλυκόζης ο ανomeric carbon συμμετέχει στον γλυκοσιδικό δεσμό (που περικλείεται στον κόκκινο κύκλο).

Στον δεξιό δακτύλιο γλυκόζης, ωστόσο, ο ανομερικός άνθρακας είναι στα δεξιά του οξυγόνου και αναγνωρίζεται εύκολα επειδή συνδέεται με το οξυγόνο του γλυκοσιδικού δεσμού. Έτσι, και οι δύο ανωμερείς άνθρακες αναγνωρίζονται πλήρως.

Αναφορές

  1. Morrison, R. Τ. And Boyd, Κ. Ν. (1987). Οργανική Χημεία 5ta Έκδοση Συντάκτης: Addison-Wesley Interamericana.
  2. Carey F. (2008). Οργανική Χημεία (Έκτη έκδοση). Mc Graw Hill.
  3. Graham Solomons T.W., Craig Β. Fryhle. (2011). Οργανική Χημεία. Αμίνες (10th έκδοση.). Wiley Plus.
  4. Rendina G. (1974). Εφαρμοσμένες τεχνικές βιοχημείας. Interamericana, Μεξικό.
  5. Chang S. (s.f.). Ένας οδηγός για τον ανωμερικό άνθρακα: Τι είναι ένας ανομερής άνθρακας; [PDF] Ανακτήθηκε από: chem.ucla.edu
  6. Gunawardena G. (13 Μαρτίου 2018). Ανώρημα άνθρακα. Χημεία LibreTexts. Ανακτήθηκε από: chem.libretexts.org
  7. Foist L. (2019). Ανώμερος άνθρακας: Ορισμός και επισκόπηση. Μελέτη. Ανακτήθηκε από: study.com