Karakteristike in primeri anomernega ogljika
The anomerni ogljik je stereocenter, ki je prisoten v cikličnih strukturah ogljikovih hidratov (mono ali polisaharidi). Ker je stereocenter, natančneje epimer, izhaja iz njega dva diastereoizomera, označena s črkama α in β; to so anomeri in so del obsežne nomenklature v svetu sladkorjev.
Vsak anomer, α ali β, se razlikujejo v položaju OH skupine anomernega ogljika glede na obroč; v obeh pa je anomerni ogljik enak in se nahaja na istem mestu v molekuli. Anomeri so ciklični hemiacetali, produkt intramolekularne reakcije v odprti verigi sladkorjev; so aldoze (aldehidi) ali ketoze (ketoni).
Konformacija stola za β-D-glukopiranozo je prikazana na zgornji sliki. Kot lahko vidimo, je sestavljen iz obroča šestih členov, vključno z atomom kisika med ogljiki 5 in 1; slednji, ali bolje, prvi, je anomerni ogljik, ki tvori dve preprosti vezi z dvema atomoma kisika.
Če je podrobno opažena, je OH skupina, vezana na ogljik 1, usmerjena nad heksagonalni obroč, kot skupina CH2OH (ogljik 6). To je β-anomer. Nasprotno pa bi se α-anomer razlikoval samo v tej OH skupini, ki bi se nahajala v obroču, kot če bi bila trans diastereomer..
Indeks
- 1 Hemiacetales
- 1.1 Ciklični hemiacetal
- 2 Značilnosti anomernega ogljika in kako ga prepoznati
- 3 Primeri
- 3.1 Primer 1
- 3.2 Primer 2
- 3.3 Primer 3
- 4 Reference
Hemiacetali
Potrebno je malo poglobiti koncept hemiacetalov, da bi bolje razumeli in razlikovali anomerni ogljik. Hemiacetali so produkt kemijske reakcije med alkoholom in aldehidom (aldozami) ali ketonom (ketozami).
To reakcijo lahko predstavimo z naslednjo splošno kemijsko enačbo: \ t
ROH + R'CHO => ROCH (OH) R '
Kot lahko vidimo, alkohol reagira z aldehidom, da oblikuje hemiacetal. Kaj bi se zgodilo, če bi oba R in R 'pripadala isti verigi? V tem primeru bi imeli cikličen hemiacetal, in edini možni način, da se oblikuje, je, da sta obe funkcionalni skupini, -OH in -CHO, prisotni v molekulski strukturi..
Poleg tega naj bi struktura sestavljala fleksibilna veriga in z vezmi, ki so sposobne olajšati nukleofilni napad OH proti karbonilnemu ogljiku skupine CHO. Ko se to zgodi, se struktura zapre v obroču petih ali šestih članov.
Ciklični hemiacetal
Primer tvorbe cikličnega hemiacetala za glukozni monosaharid je prikazan na zgornji sliki. Vidimo lahko, da je sestavljen iz aldoze z aldehidno skupino CHO (ogljik 1). To je napadena z OH skupino ogljika 5, kot kaže rdeča puščica.
Struktura sega od odprte verige (glukoze) do piranskega obroča (glukopiranoza). Na začetku morda ni nobene povezave med to reakcijo in tisto, ki je bila pravkar pojasnjena za hemiacetal; vendar, če je obroč skrbno opazen, posebej v oddelku C5-O-C1(OH) -C2, razumljivo je, da to ustreza okostju, ki se pričakuje za hemiacetal.
Ogljiki 5 in 2 predstavljata R in R 'splošne enačbe. Ker so ti del iste strukture, je potem ciklični hemiacetal (in obroč je dovolj očiten).
Značilnosti anomernega ogljika in kako ga prepoznati
Kje je anomerni ogljik? V glukozi je to skupina CHO, ki je pod nukleofilnim OH napadom bodisi pod ali nad njo. Glede na orientacijo napada nastanejo dva različna anomera: α in β, kot smo že omenili.
Zato je prva značilnost tega ogljika ta, da je v odprti verigi sladkorja tista, ki trpi nukleofilni napad; to je CHO skupina, za aldoze ali skupino R2C = O, za ketoze. Vendar, ko se oblikuje ciklični hemiacetal ali obroč, lahko ta ogljik daje vtis, da je izginil.
Tukaj imate še druge, bolj specifične lastnosti, da ga najdete v vsakem piranoso ali furanoso obroču vseh ogljikovih hidratov:
-Anomerni ogljik je vedno desno ali levo od kisikovega atoma, ki sestavlja obroč.
-Še bolj pomembno je, da je to povezano ne samo s tem atomom kisika, ampak tudi z OH skupino, ki prihaja iz CHO ali R2C = O.
-Je asimetrična, kar pomeni, da ima štiri različne substituente.
S temi štirimi značilnostmi je zlahka prepoznati anomerni ogljik z opazovanjem katerekoli "sladke strukture"..
Primeri
Primer 1
Zgoraj je β-D-fruktofuranoza, ciklični hemiacetal s petčlenskim obročem.
Za identifikacijo anomernega ogljika najprej poglejte ogljikove atome na levi in desni strani kisikovega atoma, ki sestavlja obroč. Nato je tisti, ki je povezan z OH skupino, anomerni ogljik; ki je v tem primeru že zaprt v rdečem krogu.
To je β-anomer, ker je OH anomernega ogljika nad obročem, kot skupina CH2OH.
Primer 2
Zdaj poskušamo pojasniti, kateri so anomerni ogljiki v strukturi saharoze. Kot je navedeno, je sestavljen iz dveh monosaharidov, ki so kovalentno povezani z glikozidno vezjo, -O-.
Prstan na desni je popolnoma enak: pravkar omenjeni: β-D-fructofuranosa, le da je "obrnjen" na levo. Anomerni ogljik ostaja enak za prejšnji primer in izpolnjuje vse značilnosti, ki bi se od njega pričakovale.
Po drugi strani pa je obroč na levi a-D-glukopiranoza.
Če ponovimo isti postopek prepoznavanja anomernega ogljika, gledamo dva ogljika na levi in desni strani kisikovega atoma, ugotovimo, da je desni ogljik tisti, ki je povezan z OH skupino; ki sodeluje v glikozidni vezi.
Zato sta oba anomerna ogljika povezana z -O- povezavo, zato sta zaprta v rdeče kroge..
Primer 3
Nazadnje je predlagano, da se v celulozi določijo anomerni ogljiki dveh glukoznih enot. Tudi ogljiki se opazijo okrog kisika v obroču, in ugotovljeno je, da v obroču glukoze na levi sodeluje anomerni ogljik v glikozidni vezi (zaprt v rdečem krogu)..
V desnem glukoznem obroču pa je anomerni ogljik desno od kisika in se zlahka prepozna, ker je vezan na kisik glikozidne vezi. Tako sta oba anomerna ogljika popolnoma identificirana.
Reference
- Morrison, R.T. in Boyd, R, N. (1987). Organska kemija 5ta Edition Uvodnik Addison-Wesley Interamericana.
- Carey F. (2008). Organska kemija (Šesta izdaja). Mc Graw Hill.
- Graham Solomons T.W., Craig B. Fryhle. (2011). Organska kemija. Amini (10th izdaja.). Wiley Plus.
- Rendina G. (1974). Uporabne tehnike biokemije. Interamericana, Mehika.
- Chang S. (s.f.). Vodnik za anomerni ogljik: Kaj je anomerni ogljik? [PDF] Vzpostavljeno iz: chem.ucla.edu
- Gunawardena G. (13. marec 2018). Anomerni premog. Kemija LibreTexts. Vzpostavljeno iz: chem.libretexts.org
- Foist L. (2019). Anomerni ogljik: definicija in pregled. Študija. Vzpostavljeno iz: study.com