Các đặc tính và ví dụ về carbon anomeric
các carbon dị thường là một stereocenter có mặt trong các cấu trúc tuần hoàn của carbohydrate (mono hoặc polysacarit). Là một stereocenter, chính xác hơn là một epime, xuất phát từ nó hai diastereoisome, được chỉ định với các chữ cái α và; đây là những chất gây dị ứng và là một phần của danh pháp rộng lớn trong thế giới của đường.
Mỗi anome, α hoặc, khác nhau ở vị trí của nhóm OH của carbon anomeric đối với vòng; nhưng trong cả hai, carbon anomeric là như nhau, và nằm ở cùng một vị trí trong phân tử. Các chất đồng phân là hemiacetals tuần hoàn, sản phẩm của phản ứng nội phân tử trong chuỗi đường mở; là aldoses (aldehyd) hoặc ketoses (ketone).
Cấu hình ghế cho-D-glucopyranose được hiển thị trong hình trên. Có thể thấy, nó bao gồm một vòng gồm sáu thành viên, bao gồm một nguyên tử oxy giữa các nguyên tử cacbon 5 và 1; thứ hai, hay đúng hơn, thứ nhất, là carbon anomeric, tạo thành hai liên kết đơn giản với hai nguyên tử oxy.
Nếu quan sát chi tiết, nhóm OH gắn với carbon 1 được định hướng phía trên vòng lục giác, giống như nhóm CH2OH (cacbon 6). Đây là β anome. Mặt khác, anome α sẽ chỉ khác nhau ở nhóm OH này, được đặt ở dưới vòng, giống như nó là một diastereome trans.
Chỉ số
- 1 dịch vụ
- 1.1 Dịch tễ học theo chu kỳ
- 2 Đặc điểm của carbon anomeric và cách nhận biết nó
- 3 ví dụ
- 3.1 Ví dụ 1
- 3.2 Ví dụ 2
- 3.3 Ví dụ 3
- 4 tài liệu tham khảo
Dịch tễ học
Cần phải đi sâu hơn một chút vào khái niệm hemiacetals để hiểu rõ hơn và phân biệt carbon anomeric. Hemiacetals là sản phẩm của phản ứng hóa học giữa rượu và aldehyd (aldoses) hoặc ketone (ketoses).
Phản ứng này có thể được biểu diễn bằng phương trình hóa học tổng quát sau:
ROH + R'CHO => ROCH (OH) R '
Có thể thấy, một loại rượu phản ứng với một aldehyd để tạo thành hemiacet. Điều gì sẽ xảy ra nếu cả R và R 'thuộc cùng một chuỗi? Trong trường hợp đó, chúng ta sẽ có một hemiacet tuần hoàn, và cách duy nhất có thể được hình thành là cả hai nhóm chức, -OH và -CHO, đều có mặt trong cấu trúc phân tử.
Ngoài ra, cấu trúc phải bao gồm một chuỗi linh hoạt và với các liên kết có khả năng tạo điều kiện cho sự tấn công nucleophin của OH đối với carbon carbon của nhóm CHO. Khi điều này xảy ra, cấu trúc sẽ đóng lại trong một vòng năm hoặc sáu thành viên.
Hemiacet tuần hoàn
Một ví dụ về sự hình thành của một hemiacet tuần hoàn cho glucose monosacarit được hiển thị trong hình ảnh trên. Có thể thấy rằng nó bao gồm một aldose, với nhóm aldehyd CHO (carbon 1). Điều này bị tấn công bởi nhóm OH của carbon 5, như được chỉ ra bởi mũi tên màu đỏ.
Cấu trúc đi từ một chuỗi mở (glucose) đến một vòng pyranose (glucopyranose). Lúc đầu, có thể không có mối quan hệ nào giữa phản ứng này và phản ứng vừa được giải thích cho hemiacet; nhưng nếu chiếc nhẫn được quan sát cẩn thận, cụ thể trong phần C5-Ô-C1(OH) -C2, nó sẽ được đánh giá cao rằng điều này tương ứng với bộ xương dự kiến cho một hemiacet.
Các nguyên tử cacbon 5 và 2 lần lượt biểu thị cho R và R 'của phương trình tổng quát. Vì đây là một phần của cùng một cấu trúc, sau đó nó là một hemiacet tuần hoàn (và chiếc nhẫn là đủ để thấy rõ).
Đặc điểm của carbon anomeric và cách nhận biết nó
Carbon anomeric ở đâu? Trong glucose, đây là nhóm CHO, có thể trải qua cuộc tấn công nucleophilic OH ở bên dưới hoặc bên trên. Tùy thuộc vào hướng của cuộc tấn công, hai anom khác nhau được hình thành: α và, như đã đề cập.
Do đó, một tính năng đầu tiên có carbon này, đó là trong chuỗi đường mở là chất chịu đựng sự tấn công của nucleophin; đó là, nhóm CHO, cho aldoses hoặc nhóm R2C = O, cho ketoses. Tuy nhiên, một khi hemiacet hoặc vòng tuần hoàn được hình thành, carbon này có thể mang lại cảm giác như đã biến mất.
Đây là nơi bạn có các đặc điểm cụ thể khác để xác định vị trí của nó trong bất kỳ vòng piranoso hoặc furanoso nào của tất cả các carbohydrate:
-Cacbon dị thường luôn ở bên phải hoặc bên trái của nguyên tử oxy tạo nên vòng.
-Thậm chí quan trọng hơn, điều này không chỉ được liên kết với nguyên tử oxy này mà còn với nhóm OH, đến từ CHO hoặc R2C = O.
-Nó không đối xứng, nghĩa là, nó có bốn nhóm thế khác nhau.
Với bốn đặc điểm này, thật dễ dàng để nhận ra carbon dị thường bằng cách quan sát bất kỳ "cấu trúc ngọt" nào.
Ví dụ
Ví dụ 1
Trên đây là-D-fructofuranose, một hemiacet tuần hoàn với vòng năm thành viên.
Để xác định carbon anomeric, đầu tiên hãy nhìn vào các nguyên tử cacbon ở bên trái và bên phải của nguyên tử oxy tạo nên vòng. Sau đó, chất được liên kết với nhóm OH là carbon anomeric; trong trường hợp này, đã được bao quanh trong một vòng tròn màu đỏ.
Đây là β anome vì OH của carbon anomeric ở trên vòng, giống như nhóm CH2OH.
Ví dụ 2
Bây giờ, chúng tôi cố gắng giải thích các nguyên tử cacbon dị thường trong cấu trúc của sucrose. Như đã lưu ý, nó bao gồm hai monosacarit liên kết cộng hóa trị bằng liên kết glycosid, -O-.
Chiếc nhẫn bên phải hoàn toàn giống như vừa được đề cập:-D-fructofuranosa, chỉ có điều nó được "quay" sang bên trái. Carbon anomeric vẫn giữ nguyên cho trường hợp trước, và đáp ứng tất cả các đặc điểm sẽ được mong đợi của nó.
Mặt khác, vòng bên trái là α-D-glucopyranose.
Lặp đi lặp lại cùng một quy trình nhận biết carbon anomeric, nhìn vào hai nguyên tử cacbon ở bên trái và bên phải của nguyên tử oxy, người ta thấy rằng carbon bên phải là liên kết với nhóm OH; tham gia vào liên kết glycosid.
Do đó, cả hai nguyên tử cacbon được kết nối bằng liên kết -O- và đó là lý do tại sao chúng được bao quanh trong các vòng tròn màu đỏ.
Ví dụ 3
Cuối cùng, nó được đề xuất để xác định các nguyên tử cacbon dị thường của hai đơn vị glucose trong cellulose. Một lần nữa, các nguyên tử cacbon được quan sát xung quanh oxy trong vòng và người ta thấy rằng trong vòng glucose bên trái, carbon anomeric tham gia vào liên kết glycosid (nằm trong vòng tròn màu đỏ).
Tuy nhiên, trong vòng glucose phải, carbon anomeric nằm bên phải oxy và dễ dàng được xác định vì nó liên kết với oxy của liên kết glycosid. Do đó, cả hai nguyên tử cacbon đều được xác định đầy đủ.
Tài liệu tham khảo
- Morrison, R. T. và Boyd, R, N. (1987). Hóa hữu cơ 5tôi Phiên bản Biên tập Addison-Wesley Interamericana.
- Carey F. (2008). Hóa hữu cơ (Ấn bản thứ sáu). Đồi Mc Graw.
- Graham Solomons T.W., Craig B. Fryhle. (2011). Hóa hữu cơ. Amin (10thứ phiên bản.). Wiley Plus.
- Rendina G. (1974). Ứng dụng kỹ thuật hóa sinh. Interamericana, Mexico.
- Chang S. (s.f.). Hướng dẫn về carbon anomeric: Carbon anomeric là gì? [PDF] Lấy từ: chem.ucla.edu
- Gunawardena G. (ngày 13 tháng 3 năm 2018). Than dị thường. Hóa học LibreTexts. Lấy từ: chem.libretexts.org
- Ngắm L. (2019). Carbon Anomeric: Định nghĩa & Tổng quan. Học tập. Lấy từ: học.com