คาร์บอน Anomeric: ลักษณะและตัวอย่าง

คาร์บอน anomeric เป็น stereocenter ที่มีอยู่ในโครงสร้างของคาร์โบไฮเดรต (โมโนหรือโพลีแซคคาไรด์) เป็น stereocenter ยิ่ง epimer มาจากสอง diastereoisomers กำหนดด้วยตัวอักษรαและβ; เหล่านี้เป็นสิ่งผิดปกติและเป็นส่วนหนึ่งของระบบการตั้งชื่อที่กว้างขวางในโลกของน้ำตาล

แต่ละ anomer, αหรือβ, แตกต่างกันในตำแหน่งของกลุ่ม OH ของคาร์บอน anomeric ด้วยความเคารพแหวน; แต่ในทั้งสองนั้นคาร์บอน anomeric เหมือนกันและตั้งอยู่ในที่เดียวกันในโมเลกุล anomers เป็น hemiacetals วงจรผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยา intramolecular ในห่วงโซ่เปิดของน้ำตาล เป็น aldoses (อัลดีไฮด์) หรือคีโตน (คีโตน)

โครงสร้างของเก้าอี้สำหรับβ-D-glucopyranose จะแสดงในภาพด้านบน อย่างที่สามารถเห็นได้มันประกอบด้วยวงแหวนหกสมาชิกรวมถึงอะตอมออกซิเจนระหว่างคาร์บอน 5 และ 1 หลังหรือค่อนข้างแรกคือคาร์บอน anomeric ซึ่งรูปแบบที่สองพันธะง่าย ๆ กับสองออกซิเจนอะตอม

หากสังเกตอย่างละเอียดกลุ่ม OH ที่ติดกับคาร์บอน 1 จะอยู่เหนือวงแหวนหกเหลี่ยมเช่นกลุ่ม CH 2 OH (คาร์บอน 6) นี่คือβ anomer ในทางตรงกันข้ามα-anomer จะแตกต่างกันเฉพาะในกลุ่ม OH นี้ซึ่งจะอยู่ที่วงแหวนเช่นเดียวกับที่เป็น diastereomer ทรานส์

hemiacetals

มีความจำเป็นที่จะต้องเจาะลึกลงไปในแนวคิดของ hemiacetals เพื่อทำความเข้าใจและแยกแยะ anomeric carbon Hemiacetals เป็นผลผลิตของปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างแอลกอฮอล์และอัลดีไฮด์ (อัลโดส) หรือคีโตน (คีโตน)

ปฏิกิริยานี้สามารถแสดงได้โดยสมการทางเคมีทั่วไปดังต่อไปนี้:

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

ดังที่เห็นได้แอลกอฮอล์จะทำปฏิกิริยากับอัลดีไฮด์เพื่อสร้างฮีมาเซทาตาล จะเกิดอะไรขึ้นถ้าทั้ง R และ R 'เป็นของเชนเดียวกัน? ในกรณีนั้นเราจะมีวงจร hemiacetal และวิธีเดียวที่เป็นไปได้ที่จะเกิดขึ้นก็คือทั้งกลุ่มการทำงาน -OH และ -CHO มีอยู่ในโครงสร้างโมเลกุล

นอกจากนี้โครงสร้างควรประกอบด้วยห่วงโซ่ที่มีความยืดหยุ่นและมีความสามารถในการอำนวยความสะดวกในการโจมตี nucleophilic ของ OH ต่อคาร์บอนิลคาร์บอนของกลุ่ม CHO เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นโครงสร้างจะปิดในวงแหวนของสมาชิกห้าหรือหกคน

วงจร hemiacetal

ตัวอย่างของการก่อตัวของ hyccetal cyclic สำหรับ monosaccharide กลูโคสจะแสดงในภาพด้านบน จะเห็นได้ว่าประกอบด้วย aldose โดยมีกลุ่ม aldehyde CHO (คาร์บอน 1) สิ่งนี้ถูกโจมตีโดยกลุ่มคาร์บอน 5 OH ตามที่ระบุโดยลูกศรสีแดง

โครงสร้างเริ่มต้นจากการเป็นห่วงโซ่เปิด (กลูโคส) ไปยังแหวน pyranose (glucopyranose) ในตอนแรกอาจไม่มีความสัมพันธ์ระหว่างปฏิกิริยานี้กับสิ่งที่เพิ่งอธิบายสำหรับภาวะโลหิตจาง แต่ถ้าสังเกตอย่างระมัดระวังโดยเฉพาะในหัวข้อ C5-O-C1 (OH) -C2 มันจะได้รับการชื่นชมว่ามันสอดคล้องกับโครงกระดูกที่คาดว่าจะเป็น hemiacetal

คาร์บอน 5 และ 2 มาเป็นตัวแทนของ R และ R 'ของสมการทั่วไปตามลำดับ เนื่องจากสิ่งเหล่านี้เป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างเดียวกันจึงเป็นวงจร hemiacetal (และแหวนก็เพียงพอที่จะเห็นได้ชัด)

ลักษณะของคาร์บอน anomeric และวิธีการรับรู้

คาร์บอน anomeric อยู่ที่ไหน? ในกลูโคสนี่เป็นกลุ่ม CHO ซึ่งสามารถได้รับการโจมตีของ nucleophilic OH ไม่ว่าจะต่ำหรือสูงกว่า ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับทิศทางของการโจมตีนั้นจะมีการสร้างอโนเมอร์สองแบบที่แตกต่างกัน: αและ mentioned ตามที่กล่าวไว้แล้ว

ดังนั้นคุณสมบัติแรกที่มีคาร์บอนนี้คือในห่วงโซ่เปิดของน้ำตาลเป็นสิ่งที่ทนทุกข์ทรมานจากการโจมตีของนิวคลีโอฟิล นั่นคือมันเป็นกลุ่ม CHO สำหรับ aldoses หรือกลุ่ม R 2 C = O สำหรับ ketoses อย่างไรก็ตามเมื่อมีรูปแบบของวัฏจักร hemiacetal หรือวงแหวนคาร์บอนนี้อาจหายไป

นี่คือที่ที่คุณมีคุณสมบัติเฉพาะอื่น ๆ เพิ่มเติมเพื่อค้นหาใน Piranoso หรือ furanoso ring ของคาร์โบไฮเดรตทั้งหมด:

- คาร์บอน anomeric มักจะอยู่ทางขวาหรือซ้ายของอะตอมออกซิเจนที่ประกอบขึ้นเป็นวงแหวน

- สิ่งที่สำคัญยิ่งกว่านี้มีการเชื่อมโยงไม่เพียง แต่กับอะตอมออกซิเจนนี้ แต่ยังรวมถึงกลุ่ม OH ที่มาจาก CHO หรือ R 2 C = O

- มันไม่สมมาตรนั่นคือมีองค์ประกอบย่อยสี่อย่างที่แตกต่างกัน

ด้วยคุณสมบัติทั้งสี่นี้มันง่ายต่อการจดจำคาร์บอน anomeric โดยการสังเกต "โครงสร้างหวาน" ใด ๆ

ตัวอย่าง

ตัวอย่างที่ 1

ด้านบนคือβ-D-fructofuranose ซึ่งเป็น hyccecetal แบบวงกลมที่มีวงแหวนห้าสมาชิก

ในการระบุคาร์บอน anomeric ให้ดูคาร์บอนที่ด้านซ้ายและด้านขวาของอะตอมออกซิเจนที่ประกอบเป็นวงแหวน จากนั้นสิ่งที่เชื่อมโยงกับกลุ่ม OH คือคาร์บอน anomeric ในกรณีนี้มันถูกล้อมรอบแล้วในวงกลมสีแดง

นี่คือ omer anomer เพราะ OH ของคาร์บอน anomeric อยู่เหนือวงแหวนเช่นเดียวกับกลุ่ม CH 2 OH

ตัวอย่างที่ 2

ทีนี้เราพยายามอธิบายว่าอันไหนคือคาร์บอนอโนเมอิกในโครงสร้างของซูโครส จากการสังเกตพบว่ามันประกอบไปด้วย monosaccharides สองอันที่เชื่อมต่อโควาเลนท์โดยพันธะ glycosidic, -O-

วงแหวนทางด้านขวานั้นเหมือนกันเพียงกล่าวถึง: β-D-fructofuranosa เพียงว่ามันเป็น "หัน" ไปทางซ้าย คาร์บอน anomeric ยังคงเหมือนเดิมในกรณีก่อนหน้าและตรงตามลักษณะทั้งหมดที่คาดหวังไว้

ในทางกลับกันวงแหวนด้านซ้ายคือα-D-glucopyranose

ทำซ้ำขั้นตอนเดียวกันในการจดจำคาร์บอน anomeric โดยดูที่คาร์บอนสองอะตอมที่ด้านซ้ายและขวาของอะตอมออกซิเจนพบว่าคาร์บอนที่ถูกต้องนั้นเป็นคาร์บอนที่เชื่อมโยงกับกลุ่ม OH ซึ่งมีส่วนร่วมในพันธะ glycosidic

ดังนั้นทั้งสองอะตอมมีการเชื่อมต่อโดย -O- ลิงค์และนั่นคือเหตุผลที่พวกเขาถูกล้อมรอบในวงกลมสีแดง

ตัวอย่างที่ 3

ในที่สุดก็มีการเสนอเพื่อระบุคาร์บอนอะตอมของสองหน่วยกลูโคสในเซลลูโลส อีกครั้งจะสังเกตเห็นคาร์บอนรอบ ๆ ออกซิเจนภายในวงแหวนและพบว่าในกลูโคสด้านซ้ายแหวนคาร์บอน anomeric มีส่วนร่วมในพันธะ glycosidic (ล้อมรอบในวงกลมสีแดง)

อย่างไรก็ตามในวงแหวนกลูโคสที่ถูกต้องนั้นคาร์บอน anomeric จะอยู่ทางขวาของออกซิเจนและจะถูกระบุได้ง่ายเพราะมันถูกผูกไว้กับออกซิเจนของพันธะ glycosidic ดังนั้นทั้งสองคาร์บอน anomeric จะถูกระบุอย่างเต็มที่