Anomere koolstofkenmerken en voorbeelden

de anomere koolstof is een stereocentrum dat aanwezig is in de cyclische structuren van koolhydraten (mono- of polysacchariden). Omdat het een stereocentrum is, meer precies een epimeer, zijn er twee diastereoisomeren afgeleid, aangeduid met de letters α en β; dit zijn de anomeren en maken deel uit van de uitgebreide nomenclatuur in de suikersector.

Elke anomeer, α of β, verschillen in de positie van de OH-groep van de anomere koolstof ten opzichte van de ring; maar in beide is het anomere koolstof hetzelfde en bevindt het zich op dezelfde plaats in het molecuul. De anomeren zijn cyclische hemiacetalen, het product van een intramoleculaire reactie in de open keten van suikers; zijn aldosen (aldehyden) of ketosen (ketonen).

De stoelconformatie voor β-D-glucopyranose wordt getoond in het bovenste beeld. Zoals te zien is, bestaat het uit een ring van zes leden, waaronder een zuurstofatoom tussen koolstofatomen 5 en 1; de laatste, of beter gezegd, de eerste, is de anomere koolstof, die twee eenvoudige bindingen vormt met twee zuurstofatomen.

Indien gedetailleerd waargenomen, is de OH-groep bevestigd aan koolstof 1 georiënteerd boven de hexagonale ring, zoals de CH-groep₂OH (koolstof 6). Dit is het β-anomeer. De α-anomeer daarentegen zou alleen verschillen in deze OH-groep, die zich langs de ring zou bevinden, net alsof het een trans diastereomeer zou zijn.

index

• 1 Hemiacetales
  • 1.1 Cyclisch hemiacetaal
• 2 Kenmerken van anomere koolstof en hoe deze te herkennen
• 3 voorbeelden
  • 3.1 Voorbeeld 1
  • 3.2 Voorbeeld 2
  • 3.3 Voorbeeld 3
• 4 Referenties

hemiacetalen

Het is noodzakelijk om een ​​beetje dieper in te gaan op het concept van hemiacetals om de anomere koolstof beter te begrijpen en te onderscheiden. Hemiacetalen zijn het product van een chemische reactie tussen een alcohol en een aldehyde (aldosen) of een keton (ketosen).

Deze reactie kan worden weergegeven door de volgende algemene chemische vergelijking:

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

Zoals te zien is, reageert een alcohol met een aldehyde om het hemiacetaal te vormen. Wat zou er gebeuren als zowel R als R 'tot dezelfde keten behoren? In dat geval zouden we een cyclisch hemiacetaal hebben en de enige mogelijke manier waarop het gevormd kan worden, is dat beide functionele groepen, -OH en -CHO, aanwezig zijn in de moleculaire structuur.

Bovendien moet de structuur bestaan ​​uit een flexibele keten en banden die in staat zijn om de nucleofiele aanval van OH op de carbonylkoolstof van de CHO-groep te vergemakkelijken. Wanneer dit gebeurt, wordt de structuur gesloten in een ring van vijf of zes leden.

Cyclisch hemiacetaal

Een voorbeeld van de vorming van een cyclisch hemiacetaal voor het glucosemonosaccharide wordt getoond in het bovenste beeld. Men kan zien dat het bestaat uit een aldose, met een aldehydegroep CHO (koolstof 1). Dit wordt aangevallen door de OH-groep koolstof 5, zoals aangegeven door de rode pijl.

De structuur gaat van een open keten (glucose) naar een pyranose-ring (glucopyranose). In het begin kan er geen relatie zijn tussen deze reactie en degene die zojuist is uitgelegd voor het hemiacetaal; maar als de ring zorgvuldig wordt geobserveerd, specifiek in sectie C⁵-O-C¹(OH) -C², het zal duidelijk zijn dat dit overeenkomt met het skelet dat wordt verwacht voor een hemiacetaal.

De koolstofatomen 5 en 2 komen respectievelijk voor R en R 'van de algemene vergelijking. Omdat deze deel uitmaken van dezelfde structuur, is het dan een cyclisch hemiacetaal (en de ring is voldoende om duidelijk te zijn).

Kenmerken van anomere koolstof en hoe deze te herkennen

Waar is de anomere koolstof? In glucose is dit de CHO-groep, die onder of boven een nucleofiele OH-aanval kan ondergaan. Afhankelijk van de oriëntatie van de aanval, worden twee verschillende anomeren gevormd: de α en β, zoals reeds vermeld.

Daarom is een eerste eigenschap die deze koolstof heeft, dat in de open keten van suiker degene is die aan de nucleofiele aanval lijdt; dat wil zeggen, het is CHO-groep, voor aldosen of groep R₂C = O, voor de ketosen. Echter, zodra het cyclische hemiacetaal of de ring is gevormd, kan deze koolstof de indruk wekken dat hij verdwenen is.

Dit is waar je andere, meer specifieke kenmerken hebt om het in een willekeurige piranoso of furanosering van alle koolhydraten te vinden:

-De anomere koolstof bevindt zich altijd rechts of links van het zuurstofatoom waaruit de ring bestaat.

-Nog belangrijker is dat dit niet alleen is gekoppeld aan dit zuurstofatoom, maar ook aan de OH-groep, afkomstig van de CHO of R₂C = O.

-Het is asymmetrisch, dat wil zeggen, het heeft vier verschillende substituenten.

Met deze vier kenmerken is het gemakkelijk om anomere koolstof te herkennen door het observeren van elke "zoete structuur".

Voorbeelden

Voorbeeld 1

Hierboven is β-D-fructofuranose, een cyclisch hemiacetal met een vijfring.

Om de anomere koolstof te identificeren, moet je eerst kijken naar de koolstofatomen links en rechts van het zuurstofatoom waaruit de ring bestaat. Vervolgens is degene die is gekoppeld aan de OH-groep de anomere koolstof; wat in dit geval al is ingesloten in een rode cirkel.

Dit is het β-anomeer omdat de OH van de anomere koolstof zich boven de ring bevindt, zoals de CH-groep₂OH.

Voorbeeld 2

Nu proberen we uit te leggen wat de anomere koolstofatomen in de structuur van sucrose zijn. Zoals opgemerkt bestaat het uit twee monosacchariden die covalent zijn gekoppeld door een glycosidische binding, -O-.

De ring aan de rechterkant is precies hetzelfde als hierboven vermeld: β-D-fructofuranosa, alleen dat deze naar links is "gedraaid". De anomere koolstof blijft hetzelfde voor het vorige geval en voldoet aan alle eigenschappen die ervan zouden worden verwacht.

Aan de andere kant is de ring aan de linkerkant α-D-glucopyranose.

Herhalend dezelfde procedure van herkenning van de anomere koolstof, kijkend naar de twee koolstofatomen links en rechts van het zuurstofatoom, is gevonden dat de juiste koolstof de koolstof is die is gekoppeld aan de OH-groep; die deelneemt aan de glycosidische binding.

Daarom zijn beide anomere koolstoffen verbonden door de -O-link en daarom zijn ze omgeven door rode cirkels.

Voorbeeld 3

Tenslotte wordt voorgesteld om de anomere koolstoffen van twee glucose-eenheden in cellulose te identificeren. Opnieuw worden de koolstofatomen rond de zuurstof in de ring waargenomen en er wordt gevonden dat in de linkerring van glucose de anomere koolstof deelneemt aan de glycosidische binding (ingesloten in de rode cirkel).

In de juiste glucose-ring bevindt de anomere koolstof zich echter rechts van de zuurstof en is gemakkelijk te identificeren omdat deze gebonden is aan de zuurstof van de glycosidische binding. Beide anomere koolstoffen zijn dus volledig geïdentificeerd.

referenties

1. Morrison, R. T. en Boyd, R, N. (1987). Organische chemie 5^ta Edition. Redactie Addison-Wesley Interamericana.
2. Carey F. (2008). Organische chemie (Zesde editie). Mc Graw Hill.
3. Graham Solomons T.W., Craig B. Fryhle. (2011). Organische chemie. Aminen. (10^th editie.). Wiley Plus.
4. Rendina G. (1974). Toegepaste biochemie technieken. Interamericana, Mexico.
5. Chang S. (s.f.). Een gids voor de anomere koolstof: wat is een anomere koolstof? [PDF]. Teruggeplaatst van: chem.ucla.edu
6. Gunawardena G. (13 maart 2018). Anomere steenkool. Chemie LibreTexts. Teruggeplaatst van: chem.libretexts.org
7. Foist L. (2019). Anomeric Carbon: definitie en overzicht. Study. Teruggeplaatst van: study.com