- Hemiacetals
- Ciklični hemiacetal
- Značilnosti anomernega ogljika in kako ga prepoznati
- Primeri
- Primer 1
- Primer 2
- Primer 3
- Reference
Anomerski ogljikov je stereocenter prisotna v cikličnih struktur ogljikovih hidratov (mono- ali polisaharidi). Iz stereocentra, natančneje epimera, iz njega izhajata dva diastereoizomera, ki ju označujeta črki α in β; to so anomeri in so del obsežne nomenklature v svetu sladkorjev.
Vsak anomer, α ali β, se razlikuje 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 stolice za β-D-glukopiranozo. Vir: Commons Wikimedia.
Zgornja slika prikazuje konformacijo stolčka za β-D-glukopiranozo. Kot je razvidno, je sestavljen iz šestčlanskega obroča, ki vključuje atom kisika med ogljikom 5 in 1; slednji, ali bolje rečeno, je anomerni ogljik, ki tvori dve enojni vezi z dvema kisikovima atomoma.
Če pozorno, je skupina OH vezana na ogljik 1 usmerjeno nad šestkotne obroča, tako kot CH 2 OH skupino (ogljikov 6). To je β anomer. Po drugi strani bi se α-anomer razlikoval le v tej skupini OH, ki bi bila nameščena navzdol ob obroču, tako kot če bi šlo za trans diastereoizomer.
Hemiacetals
Za boljše razumevanje in razlikovanje anomernega ogljika se je treba poglobiti v koncept hemiakatolov. Hemiacetali so produkt kemične reakcije med alkoholom in aldehidom (aldozami) ali ketonom (ketozami).
Ta reakcija je lahko predstavljena z naslednjo splošno kemijsko enačbo:
ROH + R'CHO => ROCH (OH) R '
Kot je razvidno, alkohol reagira z aldehidom in tvori hemiacetal. Kaj bi se zgodilo, če bi R in R 'pripadala isti verigi? V tem primeru bi imeli ciklični hemiacetal in edini možni način, da se lahko oblikuje, je, da sta v molekularni strukturi prisotni obe funkcionalni skupini, -OH in -CHO.
Poleg tega mora biti struktura sestavljena iz prožne verige in z vezmi, ki lahko olajšajo nukleofilni napad OH na karbonilni ogljik CHO skupine. Ko se to zgodi, se struktura zapre v pet- ali šestčlanski obroč.
Ciklični hemiacetal
Ciklična hemiacetalna tvorba. Vir: Alejandro Porto
Primer tvorbe cikličnega hemiacetala za monosaharid glukoze je prikazan na zgornji sliki. Vidimo lahko, da je sestavljen iz aldoze z aldehidno skupino CHO (ogljik 1). To napade OH skupina ogljika 5, kot kaže rdeča puščica.
Struktura sega od odprte verige (glukoze) do piranskega obroča (glukopiranoza). Sprva morda ni nobene zveze med to reakcijo in tistim, ki je bil ravno razložen za hemiacetal; če pa obroč natančno opazujemo, natančneje v odseku C5 -OC 1 (OH) -C2 , bo razvidno, da ustreza pričakovanemu okostju za hemiacetal.
Ogljika 5 in 2 predstavljata R in R 'splošne enačbe. Ker so ti deli iste strukture, je to ciklični hemiaketral (in obroč je dovolj, da je razviden).
Značilnosti anomernega ogljika in kako ga prepoznati
Kje je anomerni ogljik? V glukozi gre za skupino CHO, ki se lahko podvrže nukleofilnemu napadu OH bodisi spodaj ali zgoraj. Glede na usmeritev napada nastaneta dva različna anomerja: α in β, kot je že omenjeno.
Zato je prva značilnost tega ogljika ta, da je v odprti sladkorni verigi tisti, ki trpi nukleofilni napad; to pomeni, da je skupina CHO, za aldoz, ali R 2 C = O, za ketoses. Ko pa se tvori ciklični hemiacetal ali obroč, se lahko zdi, da je ta ogljik izginil.
Tukaj najdemo druge bolj specifične značilnosti, ki jih najdejo v katerem koli piranskem ali furanoznem obroču vseh ogljikovih hidratov:
-Anomerni ogljik je vedno desno ali levo od kisikovega atoma, ki tvori obroč.
-Tudi bolj pomembno, je povezana ne samo to kisikov atom, pa tudi za skupino OH, iz CHO ali R 2 C = O.
-Asimetrična je, torej ima štiri različne substituente.
S temi štirimi lastnostmi je enostavno prepoznati anomerni ogljik, če pogledamo katero koli "sladko strukturo".
Primeri
Primer 1
β-D-fruktofuranoza. Vir: NEUROtiker (pogovori • prispevki)
Zgoraj je β-D-fruktofuranoza, ciklični hemiacetal s petčlanskim obročkom.
Za prepoznavanje anomernega ogljika moramo najprej pogledati ogljike na levi in desni strani atoma kisika, ki tvori obroč. Potem je tisti, ki je povezan s skupino OH, anomerni ogljik; ki je v tem primeru že obkrožen z rdečo.
To je β anomera ker OH-anomerične ogljika nad obroču, kot je CH 2 OH skupino.
Primer 2
Saharoza. Vir: NEUROtiker prek Wikipedije.
Zdaj poskušamo razložiti, kaj so anomerni ogljiki v strukturi saharoze. Kot je razvidno, je sestavljen iz dveh monosaharidov, kovalentno povezanih z glikozidno vezjo, -O-.
Obroč na desni je popolnoma enak pravkar omenjenemu: β-D-fruktofuranoza, le levo je „obrnjen“ na levo. Anomerni ogljik ostaja enak za prejšnji primer in izpolnjuje vse lastnosti, ki bi se od njega pričakovale.
Na drugi strani je obroč na levi α-D-glukopiranoza.
Po ponovitvi istega postopka anomernega prepoznavanja ogljika ob pogledu na dva ogljika na levi in desni strani kisikovega atoma ugotovimo, da je desni ogljik tisti, ki je povezan z OH skupino; ki sodeluje v glukozidni vezi.
Zato sta oba anomerna ogljika povezana z vezjo -O in sta zato zaprta v rdečih krogih.
Primer 3
Celuloza. Vir: NEUROtiker
Na koncu je predlagano, da se identificirajo anomerni ogljiki dveh glukoznih enot v celulozi. Spet opazimo ogljike okoli kisika znotraj obroča in ugotovimo, da v levem glukoznem obroču anomerni ogljik sodeluje v glikozidni vezi (zaprti v rdečem krogu).
V glukoznem obroču na desni pa je anomerni ogljik na desni strani kisika in ga je enostavno prepoznati, ker je vezan na kisik glikozidne vezi. Tako sta v celoti identificirana oba anomerna ogljika.
Reference
- Morrison, RT in Boyd, R, N. (1987). Organska kemija. 5 ta izdaja. Uredništvo Addison-Wesley Interamericana.
- Carey F. (2008). Organska kemija. (Šesta izdaja). Mc Graw Hill.
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organska kemija. Amini. (10 th izdaja.). Wiley Plus.
- Rendina G. (1974). Uporabljene biokemijske tehnike. Interamericana, Mehika.
- Chang S. (drugi). Vodnik po anomernem ogljiku: Kaj je anomerni ogljik? . Pridobljeno: chem.ucla.edu
- Gunawardena G. (13. marec 2018). Anomerni premog. Kemija LibreTexts. Pridobljeno: chem.libretexts.org
- Foist L. (2019). Anomerni ogljik: definicija in pregled. Študij. Pridobljeno: study.com