ANOMERNI UGLJIK: KARAKTERISTIKE I PRIMJERI - KEMIJA - 2025

Anomernog ugljika je stereocentar prisutan u cikličkim strukturama ugljikohidrata (mono- ili polisaharidi). Budući da je stereocentar, točnije epimer, iz njega se dobivaju dva dijastereoizomera, označena slovima α i β; ovo su anomeri i dio su opsežne nomenklature u svijetu šećera.

Svaki anomer, a ili P, razlikuje se u položaju OH skupine anomernog ugljika u odnosu na prsten; ali u obje je anomerni ugljik jednak i nalazi se na istom mjestu u molekuli. Anomeri su ciklički hemiacetali, produkt intramolekularne reakcije u otvorenom lancu šećera; su aldoze (aldehidi) ili ketoze (ketoni).

Konformacija stolice za β-D-glukopiranozu. Izvor: Commons Wikimedia.

Gornja slika prikazuje konformaciju stolice za β-D-glukopiranozu. Kao što se može vidjeti, sastoji se od šesteročlanog prstena, uključujući atom kisika između ugljika 5 i 1; potonji, ili bolje rečeno, je anomerni ugljik, koji tvori dvije jednostruke veze s dva atoma kisika.

Ako izgleda usko je OH skupina vezana na ugljiku 1 je usmjeren iznad šesteročlanog prstena, kao što to čini CH ₂ OH skupine (ugljikov 6). Ovo je β anomer. S druge strane, α anomer bi se razlikovao samo u ovoj OH grupi koja bi bila smještena niz prsten, baš kao da je trans dijastereoizomer.

hemi

Neophodno je zaviriti malo dublje u pojam hemiacetala kako bismo bolje razumjeli i razlikovali anomerni ugljik. Hemiacetali su produkt kemijske reakcije između alkohola i aldehida (aldoza) ili ketona (ketoze).

Ova se reakcija može predstaviti sljedećom općom kemijskom jednadžbom:

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

Kao što se vidi, alkohol reagira s aldehidom i tvori hemiacetal. Što bi se dogodilo ako i R i R 'pripadaju istom lancu? U tom slučaju imali biste ciklički hemiaket, a jedini mogući način da se on stvori je da su obje funkcionalne skupine, -OH i -CHO, prisutne u molekularnoj strukturi.

Nadalje, struktura se mora sastojati od fleksibilnog lanca i s vezama koje mogu olakšati nukleofilni napad OH prema karbonil ugljiku CHO skupine. Kad se to dogodi, struktura se zatvara u pet- ili šestočlani prsten.

Ciklički hemiacetal

Ciklička hemiacetalna formacija. Izvor: Alejandro Porto

Primjer stvaranja cikličkog hemiacetala za glukozni monosaharid prikazan je na gornjoj slici. Može se vidjeti da se sastoji od aldoze, s aldehidnom skupinom CHO (ugljik 1). Na ovo napada OH skupina ugljika 5, što pokazuje crvena strelica.

Struktura ide od otvorenog lanca (glukoza), do piranskog prstena (glukopiranoza). U početku možda nema veze između ove reakcije i one koja je upravo objasnjena za hemiacetal; a ako se pažljivo promatra prsten, posebno u C ⁵ -OC ¹ (OH) -C ^{2 dio}, bit će razumljivo da odgovara očekivanoj kostur za hemiacetala.

Ugljikovodi 5 i 2 predstavljaju R i R 'opće jednadžbe. Kako su ovi dijelovi iste strukture, to je onda ciklički hemiacetal (i prsten je dovoljan da bude vidljiv).

Karakteristike anomernog ugljika i kako ga prepoznati

Gdje je anomerni ugljik? U glukozi je riječ o CHO skupini koja može biti podvrgnuta nukleofilnom napadu OH-a ispod ili iznad. Ovisno o orijentaciji napada, nastaju dva različita anomara: α i β, kao što je već spomenuto.

Stoga je prva karakteristika koju ovaj ugljik posjeduje to da je u otvorenom lancu šećera onaj koji pati od nukleofilnog napada; to jest, on je CHO skupina, aldoza ili R ₂ C = O skupinu, ketoza. Međutim, jednom kada se stvori ciklički hemiaketral ili prsten, ovaj ugljik može izgledati kao da je nestao.

Ovdje se nalaze druge specifične karakteristike koje ih mogu locirati u bilo kojem piramanskom ili furanoznom prstenu svih ugljikohidrata:

-Anomerni ugljik je uvijek desno ili lijevo od atoma kisika koji čini prsten.

-Even važnije, je povezan s ovim ne samo atom kisika, ali i na OH skupinu, iz CHO ili R ₂ C = O.

-To je asimetrično, to jest, ima četiri različita supstituenta.

S ove četiri karakteristike lako je prepoznati anomerni ugljik gledajući bilo koju "slatku strukturu".

Primjeri

Primjer 1

β-D-fructofuranose. Izvor: NEUROtiker (razgovor • doprinosi)

Iznad je β-D-fruktofuranoza, ciklički hemiacetal s petčlanim prstenom.

Da bismo identificirali anomerni ugljik, prvo moramo pogledati ugljikove ugljike s lijeve i desne strane koji čine prsten. Zatim je onaj koji je povezan s OH grupom anomerni ugljik; koja je u ovom slučaju već okružena crvenom bojom.

To je β anomera jer OH anomernog ugljika iznad prstena, kao što je CH ₂ OH.

Primjer 2

Saharoza. Izvor: NEUROtiker putem Wikipedije.

Sada ćemo pokušati objasniti koji su anomerni ugljikovi u strukturi saharoze. Kao što se može vidjeti, sastoji se od dva monosaharida kovalentno povezana glikozidnom vezom, -O-.

Prsten s desne strane potpuno je isti upravo spomenuti: β-D-fruktofuranoza, samo je "okrenut" ulijevo. Anomerni ugljik ostaje isti u prethodnom slučaju i ispunjava sve karakteristike koje bi se od njega očekivale.

S druge strane, prsten na lijevoj strani je α-D-glukopiranoza.

Ponavljajući isti postupak prepoznavanja anomernog ugljika, gledajući dva ugljika na lijevoj i desnoj strani atoma kisika, utvrđeno je da je desni ugljik onaj koji je povezan s OH skupinom; koji sudjeluje u glukozidnoj vezi.

Stoga su oba anomerna ugljika povezana -O-vezom, i stoga su zatvoreni u crvenim krugovima.

Primjer 3

Celuloza. Izvor: NEUROtiker

Konačno, predlaže se identificiranje anomernih ugljika u dvije jedinice glukoze u celulozi. Opet se opažaju ugljikovi oko kisika unutar prstena, a utvrđeno je da u glukoznom prstenu s lijeve strane anomerni ugljik sudjeluje u glikozidnoj vezi (priloženoj crvenim krugom).

Međutim, u glukoznom prstenu s desne strane anomerni ugljik nalazi se desno od kisika i lako se prepoznaje jer je vezan na kisik glikozidne veze. Tako su potpuno identificirana oba anomerna ugljika.

Reference

1. Morrison, RT i Boyd, R, N. (1987). Organska kemija. 5 ^ta izdanje. Uredništvo Addison-Wesley Interamericana.
2. Carey F. (2008). Organska kemija. (Šesto izdanje). Mc Graw Hill.
3. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organska kemija. Amini. (10 ^th Edition,). Wiley Plus.
4. Rendina G. (1974). Primijenjene biokemijske tehnike. Interamericana, Meksiko.
5. Chang S. (drugi). Vodič za anomerni ugljik: Što je anomerni ugljik?, Oporavak od: chem.ucla.edu
6. Gunawardena G. (13. ožujka 2018.). Anomerni ugljen. Kemija LibreTexts. Oporavak od: chem.libretexts.org
7. Foist L. (2019). Anomerni ugljik: definicija i pregled. Studija. Oporavilo od: study.com