АНОМЕРНИ УГЉЕНИК: КАРАКТЕРИСТИКЕ И ПРИМЕРИ - ХЕМИЈА - 2025

Аномерне угљеника је стереоцентру присутан у цикличним структурама угљених хидрата (моно- или полисахариди). Будући да је стереоцентар, тачније епимер, из њега се изводе два дијастереоизомера, која су означена словима α и β; ово су аномери и део су опсежне номенклатуре у свету шећера.

Сваки аномер, а или П, разликује се у положају ОХ групе аномерног угљеника у односу на прстен; али у оба је аномерни угљеник исти и налази се на истом месту у молекули. Аномери су циклички хемиацетали, продукт интрамолекуларне реакције у отвореном ланцу шећера; су алдозе (алдехиди) или кетозе (кетони).

Конформација столице за β-Д-глукопиранозу. Извор: Цоммонс Викимедиа.

Горња слика приказује конформацију столице за β-Д-глукопиранозу. Као што се може видети, састоји се од шестерочланог прстена, укључујући атом кисеоника између угљеника 5 и 1; потоњи, или боље речено, је аномерни угљеник, који формира две једноструке везе са два атома кисеоника.

Ако пажљиво погледате, је ОХ група везана за угљеник 1 оријентисана изнад шестоугаоне прстена, баш као и ЦХ ₂ ОХ групу (угљеник 6). Ово је β аномер. С друге стране, α аномер би се разликовао само у овој ОХ групи која би била смештена низ прстен, баш као да је транс дијастереоизомер.

Хемиацеталс

Неопходно је дубље ући у концепт хемиацетала да бисмо боље разумели и разликовали аномерни угљеник. Хемиацетали су производ хемијске реакције између алкохола и алдехида (алдоза) или кетона (кетозе).

Ова реакција се може представити следећом општом хемијском једначином:

РОХ + Р'ЦХО => РОЦХ (ОХ) Р '

Као што се може видети, алкохол реагује са алдехидом и формира хемиацетал. Шта би се догодило ако и Р и Р 'припадају истом ланцу? У том случају, имали бисте циклички хемиакет, а једини могући начин да се он формира је да су обе функционалне групе, -ОХ и -ЦХО, присутне у молекуларној структури.

Надаље, структура се мора састојати од флексибилног ланца и са везама које могу олакшати нуклеофилни напад ОХ према карбонил угљенику ЦХО групе. Када се то догоди, структура се затвара у пет- или шесточлани прстен.

Циклички хемиацетал

Циклична хемиацетална формација. Извор: Алејандро Порто

Пример стварања цикличког хемиацетала за моносахарид глукозе приказан је на горњој слици. Може се видети да се састоји од алдозе, са алдехидном групом ЦХО (угљеник 1). Нападује ОХ група угљеника 5, на шта указује црвена стрелица.

Структура иде од отвореног ланца (глукоза), до пиранског прстена (глукопиранозе). У почетку можда не постоји веза између ове реакције и оне која је управо објасњена за хемиацетал; али ако је прстен пажљиво посматра, посебно у Ц ⁵ -ОЦ ¹ (ОХ) -Ц ^{2 сецтион} , биће јасно да одговара очекиваном скелет за хемиацетал.

Угљени угљеници 5 и 2 представљају Р и Р 'опште једначине. Пошто су они део исте структуре, то је онда циклички хемииацетал (и прстен је довољан да буде видљив).

Карактеристике аномерног угљеника и како га препознати

Где је аномерни угљеник? У глукози је ово ЦХО група која може да подлеже нуклеофилном нападу од ОХ било испод или изнад. Овисно о оријентацији напада, формирају се два различита аномара: α и β, као што је већ споменуто.

Стога је прва карактеристика коју овај угљеник поседује то да у отвореном ланцу шећера он пати од нуклеофилног напада; то јест, то је ЦХО група за алдоза или Р ₂ Ц = О група, на кетосес. Међутим, једном када се формира циклички хемиакетрал или прстен, чини се да ће овај угљеник нестати.

Овде се налазе друге специфичне карактеристике да их лоцирају у било којем пираманском или фуранозном прстену свих угљених хидрата:

-Аномерни угљеник је увек десно или лево од атома кисеоника који чини прстен.

-Иак важније, је повезан не само са овим атом кисеоника, али и ОХ групу из ЦХО или Р ₂ Ц = О.

-То је асиметрично, односно има четири различита супституента.

Са ове четири карактеристике лако је препознати аномерни угљен гледајући било коју "слатку структуру".

Примери

Пример 1

β-Д-фруктофураноза. Извор: НЕУРОтикер (разговор • доприноси)

Изнад је β-Д-фруктофураноза, циклички хемиацетал са петочланим прстеном.

Да бисмо идентификовали аномерни угљен, прво морамо погледати угљенике на левој и десној страни атома кисеоника који чине прстен. Затим, онај који је повезан са ОХ групом је аномерни угљеник; која је у овом случају већ окружена црвеном бојом.

То је β аномер јер ОХ на аномерне угљеника изнад прстена, као и ЦХ ₂ ОХ групу.

Пример 2

Сахароза. Извор: НЕУРОтикер путем Википедије.

Сада ћемо покушати да објаснимо који су аномерни угљеници у структури сахарозе. Као што се може видети, састоји се од два моносахарида ковалентно повезана гликозидном везом, -О-.

Прстен са десне стране потпуно је исти који је управо споменут: β-Д-фруктофураноза, само је „окренут“ лево. Аномерни угљеник остаје исти у претходном случају и испуњава све карактеристике које би се од њега очекивале.

Са друге стране, прстен са леве стране је α-Д-глукопираноза.

Понављајући исти поступак препознавања аномерног угљеника, гледајући два угљеника на левој и десној страни атома кисеоника, утврђено је да је десни угљеник онај који је повезан са ОХ групом; који учествује у глукозидној вези.

Дакле, оба аномерна угљеника су повезана -О- везом, и зато су затворени у црвеним круговима.

Пример 3

Целулоза. Извор: НЕУРОтикер

Коначно, предлаже се идентификација аномерних угљеника две глукозне јединице у целулози. Опет се посматрају угљеници око кисеоника унутар прстена и откривено је да у глукозном прстену са леве стране аномерни угљеник учествује у гликозидној вези (приложеној у црвеном кругу).

Међутим, у глукозном прстену са десне стране, аномерни угљеник је десно од кисеоника и лако се идентификује јер је везан за кисеоник гликозидне везе. Тако су оба аномерна угљеника потпуно идентификована.

Референце

1. Моррисон, РТ и Боид, Р, Н. (1987). Органска хемија. 5 ^та издање. Уредништво Аддисон-Веслеи Интерамерицана.
2. Цареи Ф. (2008). Органска хемија. (Шесто издање). Мц Грав Хилл.
3. Грахам Соломонс ТВ, Цраиг Б. Фрихле. (2011). Органска хемија. Амини. (10 ^Тх издање.). Вилеи Плус.
4. Рендина Г. (1974). Примењене биохемијске технике. Интерамерицана, Мексико.
5. Цханг С. (друго). Водич за аномерни угљен: Шта је аномерни угљеник? . Опоравак од: цхем.уцла.еду
6. Гунавардена Г. (13. марта 2018). Аномерни угаљ. Цхемистри ЛибреТектс. Опоравак од: цхем.либретектс.орг
7. Фоист Л. (2019). Аномерни угљен: дефиниција и преглед. Студи. Опоравак од: студи.цом