ANOMER KOL: EGENSKAPER OCH EXEMPEL - KEMI - 2025

Det anomera kolet är ett stereocenter närvarande i de cykliska strukturerna av kolhydrater (mono- eller polysackarider). Som ett stereocenter, mer exakt en epimer, härleds två diastereoisomerer från det, betecknade med bokstäverna a och β; dessa är anomererna och ingår i den omfattande nomenklaturen i sockervärlden.

Varje anomer, a eller ß, skiljer sig i positionen för OH-gruppen i det anomera kolet relativt ringen; men i båda är det anomera kolet detsamma, och det ligger på samma plats i molekylen. Anomerer är cykliska hemiacetaler, produkten av en intramolekylär reaktion i den öppna kedjan av sockerarter; är aldoser (aldehyder) eller ketoser (ketoner).

Stolkonformation för β-D-glukopyranos. Källa: Commons Wikimedia.

Den övre bilden visar stolkonformationen för β-D-glukopyranos. Som framgår består den av en sex-ledad ring, inklusive en syreatom mellan kol 5 och 1; den senare, eller snarare den förstnämnda, är det anomera kolet, som bildar två enkelbindningar med två syreatomer.

Om du tittar noga, är OH-gruppen bunden till kol 1 orienterad ovanför den hexagonala ringen, liksom CH ₂ OH-gruppen (kol 6). Detta är ß-anomeren. A-anomeren å andra sidan skulle skilja sig bara i denna OH-grupp, som skulle vara belägen längs ringen, precis som om det var en transdiastereoisomer.

hemiacetaler

Det är nödvändigt att fördjupa lite djupare i begreppet hemiacetals för att bättre förstå och urskilja anomer kol. Hemiacetals är produkten av en kemisk reaktion mellan en alkohol och en aldehyd (aldoser) eller en keton (ketoser).

Denna reaktion kan representeras av följande allmänna kemiska ekvation:

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

Som framgår reagerar en alkohol med en aldehyd för att bilda hemiacetal. Vad skulle hända om både R och R 'hör till samma kedja? I så fall skulle du ha en cyklisk hemiacetal, och det enda möjliga sättet att det kan bildas är att båda funktionella grupper, -OH och -CHO, finns i molekylstrukturen.

Dessutom måste strukturen bestå av en flexibel kedja och med bindningar som kan underlätta den nukleofila attacken av OH mot karbonylkolet i CHO-gruppen. När detta händer stängs strukturen i en fem- eller sexledad ring.

Cyklisk hemiacetal

Cyklisk hemiacetalbildning. Källa: Alejandro Porto

Ett exempel på bildandet av en cyklisk hemiacetal för glukosmonosackarid visas i bilden ovan. Det kan ses att det består av en aldos med en aldehydgrupp CHO (kol 1). Detta attackeras av OH-gruppen kol 5, vilket indikeras av den röda pilen.

Strukturen går från att vara en öppen kedja (glukos) till en pyranös ring (glukopyranos). Först kan det inte finnas något samband mellan denna reaktion och den som just förklarats för hemiacetal; men om ringen är noga, särskilt i C ⁵ -OC ¹ (OH) -C ^{två avsnitt} , kommer det att inses att den motsvarar den förväntade skelett för en hemiacetal.

Kol 5 och 2 kommer att representera R respektive R 'för den allmänna ekvationen. Eftersom dessa ingår i samma struktur är det då en cyklisk hemiacetal (och ringen räcker för att vara uppenbar).

Egenskaper av anomer kol och hur man känner igen det

Var är det anomera kolet? I glukos är detta CHO-gruppen, som kan genomgå nukleofil attack från OH antingen under eller över. Beroende på attackens orientering bildas två olika anomerer: α och ß, som redan nämnts.

En första egenskap som detta kol har är därför att det i den öppna sockerkedjan är det som lider av den nukleofila attacken; det vill säga, är det den CHO-grupp, för aldoser, eller R ₂ C = O-grupp, för ketoser. Men när den cykliska hemiacetalen eller ringen har bildats kan detta kol tycks ha försvunnit.

Det är här där andra mer specifika egenskaper hittas för att lokalisera den i någon pyranös eller furanosring av alla kolhydrater:

-Anomeriskt kol är alltid till höger eller vänster om syreatom som utgör ringen.

-Även viktigare, är det kopplat inte endast till denna syreatom, men också till OH-gruppen, från CHO eller R ₂ C = O.

-Det är asymmetriskt, det vill säga, det har fyra olika substituenter.

Med dessa fyra egenskaper är det lätt att känna igen anomert kol genom att titta på någon "söt struktur."

exempel

Exempel 1

β-D-fruktofuranos. Källa: NEUROtiker (samtal • bidrag)

Ovan är p-D-fruktofuranos, en cyklisk hemiacetal med en fem-ledad ring.

För att identifiera det anomera kolet måste vi först titta på kolerna på vänster och höger sida av syreatom som utgör ringen. Sedan är den som är kopplad till OH-gruppen det anomera kolet; som i detta fall redan är cirkelröd.

Detta är den β-anomeren eftersom OH av det anomera kolet är ovanför ringen, såsom är CH ₂ OH-grupp.

Exempel 2

Sackaros. Källa: NEUROtiker via Wikipedia.

Nu försöker vi förklara vad som är de anomera kolatterna i sackarosstrukturen. Som framgår består det av två monosackarider som är kovalent bundna med en glykosidbindning, -O-.

Ringen till höger är exakt samma som just nämnts: β-D-fruktofuranos, bara den är "vippad" till vänster. Det anomera kolet förblir detsamma i det föregående fallet och uppfyller alla egenskaper som kan förväntas av det.

Å andra sidan är ringen till vänster α-D-glukopyranos.

Genom att upprepa samma anomeriska koligenkänningsprocedur, titta på de två kolatomerna på vänster och höger sida av syreatomen, konstateras att det högra kolet är det som är kopplat till OH-gruppen; som deltar i glukosidbindningen.

Därför är båda anomera kolatomer anslutna med -O-bindningen, och därför är de inneslutna i röda cirklar.

Exempel 3

Cellulosa. Källa: NEUROtiker

Slutligen föreslås det att identifiera de anomera kolerna i två glukosenheter i cellulosa. Återigen observeras kolhydraterna runt syre i ringen, och det konstateras att i glukosringen till vänster deltar det anomera kolet i den glykosidiska bindningen (innesluten i den röda cirkeln).

I glukosringen till höger är emellertid det anomera kolet till höger om syre och identifieras lätt eftersom det är bundet till syre i den glykosidiska bindningen. Således identifieras båda anomera kolatomer helt.

referenser

1. Morrison, RT och Boyd, R, N. (1987). Organisk kemi. 5 ^ta upplagan. Redaktionell Addison-Wesley Interamericana.
2. Carey F. (2008). Organisk kemi. (Sjätte upplagan). Mc Graw Hill.
3. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organisk kemi. Aminer. (10: ^e upplagan.) Wiley Plus.
4. Rendina G. (1974). Tillämpad biokemiteknik. Interamericana, Mexiko.
5. Chang S. (nd). En guide till det anomera kolet: Vad är ett anomert kol? . Återställdes från: chem.ucla.edu
6. Gunawardena G. (13 mars 2018). Anomer kol. Kemi LibreTexts. Återställd från: chem.libretexts.org
7. Foist L. (2019). Anomeriskt kol: Definition och översikt. Studie. Återställd från: study.com