Ciri dan contoh karbon anomerik



The karbon anomerik adalah stereocenter yang hadir dalam struktur kitaran karbohidrat (mono atau polisakarida). Menjadi stereosenter, lebih tepatnya epimer, berasal dari dua diastereoisomers, yang ditetapkan dengan huruf α dan β; ini adalah anomer, dan merupakan sebahagian daripada nomenklatur yang luas di dunia gula.

Setiap anomer, α atau β, berbeza dengan kedudukan kumpulan OH karbon anomerik berkenaan dengan gelang; tetapi pada kedua-duanya, karbon anomerik adalah sama, dan terletak di tempat yang sama dalam molekul. Anomer adalah hemiacetal kitaran, produk tindak balas intramolekul dalam rantai terbuka gula; adalah aldoses (aldehid) atau ketosis (keton).

Konformasi kerusi untuk β-D-glucopyranose ditunjukkan pada imej atas. Seperti yang dapat dilihat, ia terdiri daripada cincin enam anggota, termasuk atom oksigen antara karbon 5 dan 1; yang terakhir, atau sebaliknya, yang pertama, adalah karbon anomerik, yang membentuk dua ikatan mudah dengan dua atom oksigen.

Sekiranya diperhatikan secara terperinci, kumpulan OH melekat pada karbon 1 berorientasikan di atas cincin heksagon, seperti kumpulan CH2OH (karbon 6). Ini adalah anomer β. Anomer α, sebaliknya, hanya akan berbeza dalam kumpulan OH ini, yang akan berada di bawah cincin, seolah-olah ia adalah seorang diastereomer trans.

Indeks

  • 1 Hemiacetales
    • 1.1 hemiacetal kitaran
  • 2 Ciri-ciri karbon anomerik dan bagaimana mengenalinya
  • 3 Contoh
    • 3.1 Contoh 1
    • 3.2 Contoh 2
    • 3.3 Contoh 3
  • 4 Rujukan

Hemiacetals

Ia adalah perlu untuk pergi lebih mendalam ke dalam konsep hemiacetals untuk lebih memahami dan membezakan karbon anomerik. Hemiacetals adalah produk tindak balas kimia antara alkohol dan aldehid (aldos) atau keton (ketosis).

Reaksi ini boleh diwakili oleh persamaan kimia am berikut:

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

Seperti yang dapat dilihat, alkohol bertindak balas dengan aldehid untuk membentuk hemiacetal. Apa yang akan berlaku jika kedua-dua R dan R 'tergolong dalam rantaian yang sama? Dalam hal ini, kita akan mempunyai hemiacetal kitaran, dan satu-satunya cara yang mungkin dapat dibentuk adalah bahawa kedua-dua kumpulan berfungsi, -OH dan -CHO, terdapat dalam struktur molekul.

Di samping itu, struktur harus terdiri daripada rantai fleksibel, dan dengan ikatan yang mampu memfasilitasi serangan nukleofilik OH ke arah karbon karbonil kumpulan CHO. Apabila ini berlaku, struktur ditutup dalam cincin lima atau enam ahli.

Hemiacetal kitaran

Satu contoh pembentukan hemiacetal kitaran untuk glukosa monosakarida ditunjukkan pada imej atas. Ia dapat dilihat bahawa ia terdiri daripada aldosa, dengan gugus aldehida CHO (karbon 1). Ini diserang oleh kumpulan OH karbon 5, seperti ditunjukkan oleh anak panah merah.

Strukturnya menjadi dari rantai terbuka (glukosa) ke cincin pyranose (glucopyranose). Pada mulanya mungkin tidak ada hubungan antara tindak balas ini dan yang baru dijelaskan untuk hemiacetal; tetapi jika cincin itu diperhatikan dengan teliti, khususnya dalam bahagian C5-O-C1(OH) -C2, ia akan dihargai bahawa ini sepadan dengan rangka yang dijangka untuk hemiacetal.

Karbon 5 dan 2 datang untuk mewakili R dan R 'persamaan umum, masing-masing. Kerana ini adalah sebahagian daripada struktur yang sama, ia kemudian menjadi hemiacetal kitaran (dan cincin cukup jelas).

Ciri-ciri karbon anomerik dan bagaimana mengenalinya

Di manakah karbon anomerik? Dalam glukosa, ini adalah kumpulan CHO, yang boleh menjalani serangan OH nukleofilik sama ada di bawah atau di atas. Bergantung kepada orientasi serangan, dua anomer berbeza terbentuk: α dan β, seperti yang telah disebutkan.

Oleh itu, ciri pertama yang mempunyai karbon ini ialah bahawa dalam rantai terbuka gula adalah salah satu yang menyerang serangan nukleofilik; iaitu, ia adalah kumpulan CHO, untuk aldosis, atau kumpulan R2C = O, untuk ketosis. Walau bagaimanapun, apabila hemiacetal kitaran atau cincin terbentuk, karbon ini dapat memberikan kesan hilang.

Ini adalah di mana anda mempunyai ciri-ciri lain yang lebih spesifik untuk mengesannya di mana-mana cincin piranoso atau furanoso semua karbohidrat:

-Karbon anomerik sentiasa ke kanan atau kiri atom oksigen yang membentuk cincin.

-Lebih penting lagi, ini dikaitkan bukan sahaja kepada atom oksigen ini, tetapi juga kepada kumpulan OH, yang berasal dari CHO atau R2C = O.

-Ia tidak simetris, iaitu, ia mempunyai empat substituen yang berbeza.

Dengan ciri-ciri empat ini, mudah mengenali karbon anomerik dengan memerhatikan apa-apa "struktur manis".

Contohnya

Contoh 1

Di atas adalah β-D-fructofuranose, hemiacetal kitaran dengan cincin lima-anggota.

Untuk mengenal pasti karbon anomerik, lihatlah karbon di sebelah kiri dan kanan atom oksigen yang membentuk cincin. Kemudian, yang dikaitkan dengan kumpulan OH adalah karbon anomerik; yang dalam kes ini, sudah dilampirkan dalam lingkaran merah.

Ini adalah anomer β kerana OH karbon anomerik berada di atas cincin, seperti kumpulan CH2OH.

Contoh 2

Sekarang, kita cuba untuk menerangkan yang mana adalah karbon anomerik dalam struktur sukrosa. Seperti yang dinyatakan, ia terdiri daripada dua monosakarida yang dikaitkan kovalen oleh ikatan glikosida, -O-.

Cincin di sebelah kanan adalah sama seperti yang telah disebutkan: β-D-fructofuranosa, hanya bahawa ia "berpaling" ke kiri. Karbon anomerik tetap sama untuk kes sebelumnya, dan memenuhi semua ciri-ciri yang akan diharapkan daripadanya.

Sebaliknya, cincin di sebelah kiri adalah α-D-glucopyranose.

Mengulangi prosedur yang sama pengiktirafan karbon anomerik, melihat dua karbon di sebelah kiri dan kanan atom oksigen, didapati bahawa karbon yang betul adalah yang dikaitkan dengan kumpulan OH; yang mengambil bahagian dalam ikatan glikosid.

Oleh itu, kedua-dua karbon anomerik dihubungkan oleh -O-pautan, dan itulah sebabnya ia disertakan dalam lingkaran merah.

Contoh 3

Akhirnya, adalah dicadangkan untuk mengenal pasti karbohidrat anomerik dua unit glukosa dalam selulosa. Sekali lagi, karbohidrat diperhatikan di sekeliling oksigen di dalam cincin, dan didapati bahawa di dalam gelung glukosa di sebelah kiri karbon anomerik menyertai ikatan glikosidik (tertutup dalam lingkaran merah).

Walau bagaimanapun dalam cincin glukosa yang betul, karbon anomerik berada di sebelah kanan oksigen, dan mudah dikenalpasti kerana ia terikat kepada oksigen ikatan glikosid. Oleh itu, kedua-dua karbon anomerik dikenal pasti sepenuhnya.

Rujukan

  1. Morrison, R. T. dan Boyd, R, N. (1987). Kimia Organik 5ta Edisi Editorial Addison-Wesley Interamericana.
  2. Carey F. (2008). Kimia Organik (Edisi keenam). Mc Graw Hill.
  3. Graham Solomons T.W, Craig B. Fryhle. (2011). Kimia Organik. Amines (10th edisi.). Wiley Plus.
  4. Rendina G. (1974). Teknik biokimia yang digunakan. Interamericana, Mexico.
  5. Chang S. (s.f.). Panduan kepada karbon anomerik: Apakah karbon anomerik? [PDF] Diperolehi daripada: chem.ucla.edu
  6. Gunawardena G. (13 Mac, 2018). Arang batu anomerik. Chemistry FreeTexts. Diperolehi daripada: chem.libretexts.org
  7. Foist L. (2019). Carbon Anomeric: Definisi & Gambaran Keseluruhan. Kajian. Diperolehi daripada: study.com