תכונות פחמן אנומליות ודוגמאות

ה פחמן אנומי היא נוכחות סטריאו-סנטרית במבנים מחזוריים של פחמימות (מונו או סוכרים). להיות stereocenter, בדיוק יותר epimer, נובע ממנו שני diastereoisomers, המיועד עם אותיות α ו β; אלה הם אנומרים, והם חלק המינוח נרחב בעולם של סוכרים.

כל anomer, α או β, נבדלים במיקום של קבוצת OH של הפחמן האנאומרי ביחס לטבעת; אבל בשניהם, הפחמן האנומי הוא זהה, והוא ממוקם באותו מקום במולקולה. את anomers הם hemacetals מחזורית, תוצר של תגובה intramolecular ברשת הפתוחה של סוכרים; הם aldoses (aldehydes) או ketoses (ketones).

הקונפורמציה של הכיסא עבור β-D-glucopyranose מוצגת בתמונה העליונה. כפי שניתן לראות, הוא מורכב טבעת של שישה חברים, כולל אטום חמצן בין פחמנים 5 ו 1; האחרון, או ליתר דיוק, הראשון, הוא פחמן anomeric, אשר יוצר שתי קשרים פשוטים עם שני אטומי חמצן.

אם נצפתה בפירוט, קבוצת OH המצורפת לפחמן 1 מכוונת מעל הטבעת המשושה, כמו קבוצת CH₂OH (פחמן 6). זהו anomer β. אנומר α, לעומת זאת, היה שונה רק בקבוצה זו OH, אשר יהיה ממוקם לאורך הטבעת, בדיוק כאילו היה diastereomer טרנס.

אינדקס

• 1 Hemiacetales
  • 1.1 מחזורית hemiacetal
• 2 מאפיינים של פחמן אנומי וכיצד לזהות אותו
• 3 דוגמאות
  • 3.1 דוגמה 1
  • 3.2 דוגמה 2
  • 3.3 דוגמה 3
• 4 הפניות

המיאצטלים

יש צורך ללכת קצת יותר עמוק לתוך הרעיון של hemiacetals כדי להבין טוב יותר ולהבחין את הפחמן anomeric. Hemiacetals הם תוצר של תגובה כימית בין אלכוהול ו aldehyde (aldoses) או קטון (ketoses).

תגובה זו יכולה להיות מיוצגת על ידי המשוואה הכימית הכללית הבאה:

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

כפי שניתן לראות, אלכוהול מגיב עם אלדהיד כדי ליצור את hemiacetal. מה יקרה אם שניהם R ו- R שייכים לאותה שרשרת? במקרה זה, יהיה לנו hemacetal מחזורית, ואת הדרך היחידה האפשרית היא יכולה להיווצר היא כי הן קבוצות תפקודית, -OH ו- CHO, נמצאים במבנה המולקולרי.

בנוסף, המבנה צריך להיות מורכב שרשרת גמישה, עם קשרים שיכולים להקל על ההתקפה נוקלאופילית של OH לעבר פחמן carbonyl של קבוצת CHO. כאשר זה קורה, המבנה נסגר בטבעת של חמישה או שישה חברים.

מחזורי hemiacetal

דוגמה להיווצרות של hemiacetal מחזורית של גלוקוז monosaccharide מוצג בתמונה העליונה. ניתן לראות כי הוא מורכב aldose, עם קבוצת אלדהיד CHO (פחמן 1). זה הותקף על ידי קבוצת OH של פחמן 5, כפי שצוין על ידי החץ האדום.

המבנה הולך להיות שרשרת פתוחה (גלוקוז) כדי טבעת פיראנוס (glucopyranose). בהתחלה לא יכול להיות שום קשר בין התגובה הזאת לבין אחד הסביר רק עבור hemiacetal; אבל אם הטבעת הוא ציין בקפידה, במיוחד בסעיף ג⁵-O-C¹(OH) -C², זה יהיה מוערך כי זה מתאים השלד הצפוי עבור hemiacetal.

הפחמנים 5 ו -2 באים לייצג R ו- R 'של המשוואה הכללית, בהתאמה. מאז אלה הם חלק מאותו מבנה, אז הוא hemacetal מחזורית (ואת הטבעת מספיק כדי להיות ברור).

מאפיינים של פחמן אנומי וכיצד לזהות אותו

איפה הוא פחמן anomeric? ב גלוקוז, זוהי קבוצת CHO, אשר יכול לעבור התקף OH נוקלאופילי או מתחת או מעל. בהתאם לכיוון ההתקפה, נוצרים שני אנזים שונים: α ו- β, כפי שכבר צוין.

לכן, תכונה ראשונה שיש לה פחמן זה, כי בשרשרת הפתוחה של הסוכר הוא זה שסובל את ההתקפה הנוקלאופילית; כלומר, היא קבוצת CHO, עבור aldoses, או קבוצה R₂C = O, עבור ketoses. עם זאת, ברגע hemacetal מחזורית או טבעת נוצר, פחמן זה יכול לתת את הרושם של נעלם.

זה המקום שבו יש לך מאפיינים ספציפיים יותר כדי לאתר אותו בכל piranoso או טבעת furanoso של כל הפחמימות:

-את פחמן anomeric הוא תמיד בצד ימין או שמאל של אטום חמצן המרכיבים את הטבעת.

-חשוב עוד יותר, זה קשור לא רק אטום חמצן זה, אלא גם לקבוצת OH, מגיע CHO או R₂C = O.

-זה אסימטרי, כלומר, יש לו 4 תחליפים שונים.

עם ארבעה מאפיינים אלה, קל לזהות פחמן אנומי על ידי התבוננות כל "מבנה מתוק".

דוגמאות

דוגמה 1

מעל הוא β-D-fructofuranose, hemyacetal מחזורית עם טבעת חמישה חברים.

כדי לזהות את הפחמן האנומרי, תחילה תסתכל על הפחמנים בצד שמאל וימין של אטום החמצן שמרכיב את הטבעת. לאחר מכן, זה שקשור לקבוצה OH הוא פחמן אנומי; אשר במקרה זה, הוא כבר מוקף במעגל אדום.

זהו anomer β כי OH של פחמן anomeric הוא מעל הטבעת, כמו הקבוצה CH₂הו.

דוגמה 2

עכשיו, אנחנו מנסים להסביר אילו הם פחמנים anomeric במבנה של סוכרוז. כאמור, הוא מורכב משני monosaccharides מקושרים קוולנטית על ידי הקשר glycosidic, -O-.

הטבעת בצד ימין היא בדיוק אותו הדבר שהוזכר רק: β-D-fructofuranosa, רק כי הוא "פנה" שמאלה. הפחמן האנומי נשאר זהה עבור המקרה הקודם, ועונה על כל המאפיינים שצפויה ממנו.

מצד שני, את הטבעת בצד שמאל הוא α-D-glucopyranose.

חזרה על אותו הליך של הכרה של פחמן anomeric, מסתכל על שני פחמנים בצד שמאל וימין של אטום חמצן, נמצא כי הפחמן הנכון הוא אחד כי הוא מקושר לקבוצת OH; אשר משתתף הקשר glycosidic.

לכן, שני פחמנים anomeric מחוברים על ידי קישור -O, ולכן הם סגורים במעגלים אדומים.

דוגמה 3

לבסוף, מוצע לזהות את פחמן anomeric של שתי יחידות גלוקוז תאית. שוב, פחמנים הם נצפו סביב החמצן בתוך הטבעת, והוא נמצא כי בזירה של גלוקוז בצד שמאל הפחמן האנומי משתתף הקשר glycosidic (סגורה במעגל האדום).

בטבעת גלוקוז ימין, עם זאת, פחמן anomeric הוא מימין לחמצן, והוא מזוהה בקלות כי זה קשור החמצן של הקשר glycosidic. לכן, שני פחמנים anomeric מזוהים לחלוטין.

הפניות

1. מוריסון, ר 'ט' ובויד, ר 'נ' (1987). כימיה אורגנית 5^ta מהדורה עריכה אדיסון-וסלי אינטרמריקנה.
2. קארי פ. (2008). כימיה אורגנית (מהדורה ששית). מק גרב היל.
3. גרהם סולומונס ט. וו. קרייג ב. פרייהל. (2011). כימיה אורגנית. Amines (10)^ה מהדורה). ויילי פלוס.
4. Rendina G. (1974). שיטות ביוכימיה יישומית. Interamericana, מקסיקו.
5. צ'אנג ס '(s.f.). מדריך לפחמן האנומרי: מהו פחמן אנומלי? [PDF] מקור: chem.ucla.edu
6. Gunawardena G. (13 במרץ 2018). פחם אנומרי. כימיה. מקור: chem.libretexts.org
7. Foist L. (2019). פחמן אנומי: הגדרה & סקירה. מחקר. מקור: