Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Моносахариды (монозы), классификация




1. В зависимости от числа атомов углерода в молекулемоносахарида различают триозы (три атома углерода), тетрозы, пентозы, гексозы, гептозы и т. д.

2. В зависимости от характера карбонильной группы (альдегидная или кетонная) моносахариды могут быть альдегидо- или кетоноспиртами. Моносахариды, содержащие альдегидную группу, называются альдозами, кетонную группу – кетозами.

 

Большинство моносахаридов имеют тривиальные названия: ксилоза, рибоза, глюкоза, фруктоза и т. д. (см. табл. 49). Эти названия имеют суффикс «оза». Тривиальные названия применяют в систематической номенклатуре производных этих углеводов. Например, рибоза: рибуроновая кислота, рибаровая кислота, рибит.

Немецкий химик Э. Фишер для изображения моносахаридов предложил проекционные формулы, которые отражают их пространственное строение. Атомы углерода, связанные с гидроксильными группами, в формуле Фишера (кроме первичного –СН2ОН) не изображаются. Нумерация главной цепи начинается от атома углерода альдегидной группы либо с той стороны, где ближе находится кето-группа. Так как данные монозы содержат карбонильную группу, то называют такую форму изображения оксоформой.

Все монозы содержат асимметрические атомы углерода (при атоме углерода есть четыре разных заместителя) и существуют в виде нескольких оптических (пространственных) изомеров, количество которых можно определить по формуле Фишера: N = 2n, где n – число асимметрических атомов углерода. Например, в приведенной ниже монозе ассиметрические атомы углерода обозначены звездочками. Количество таких атомов – 4. Следовательно, подставив в формулу Фишера данное число, получаем количество пространственных изомеров – 16.

Для всех моноз установлены относительные конфигурации, т. е. пространственное расположение гидроксильных групп у асимметрических атомов углерода относительно конфигурации D-глицеринового альдегида.

Принадлежность моносахарида к тому или иному генетическому ряду определяется по конфигурации его последнего, считая от альдегидной группы, асимметрического атома углерода. Если она соответствует конфигурации D-глицеринового альдегида (группа -OH стоит справа от вертикальной линии), то моноза относится к D-ряду. Если группа -OH стоит слева, то соответствует конфигурации L-глицеринового альдегида, и моноза относится к L-ряду.

Пример

 

Монозы, отличающиеся друг от друга конфигурацией лишь одного асимметрического атома углерода, называются эпимерами.Например, D-глюкоза и D-манноза.

Монозы, отличающиеся друг от друга конфигурацией нескольких асимметрических атомов углерода, называются диастереомерами.Например, D-глюкоза и D-талоза.

Монозы, которые имеют противоположную конфигурацию всех ассиметрических атовов углерода и относятся друг к другу как предмет к своему зеркальному изображению, называют энантиомерами. Например, D-глюкоза и L-глюкоза.

 

Хеуорс установил свойства моносахаридов, которые не объясняются предложенными выше оксоформами:

а) медленно реагируют с NaHSO3;

б) повышенная реакционная способность одной из ОН-групп;

в) наличие в 2 раза большего числа изомеров, чем предсказывает формула Фишера;

г) явление мутаротации.

Было установлено, что моносахариды могут иметь двоякое строение:

а) альдегидо- и кетоноспиртов - оксоформа;

б) внутренних циклических полуацеталей – циклическая форма.

Последняя не содержит свободной альдегидной или кетонной группы, но легко может образовывать оксоформу путем разрыва цикла.

В кристаллическом состоянии моносахариды имеют циклическое строение, а в растворах могут быть циклическими и открытыми оксо-формами.

Для циклических форм моносахаридов принято их изображение в виде формул Хеуорса: пиранозной и фуранозной.

Циклическая форма моноз образуется при внутримолекулярном взаимодействии карбонильной группы и гидроксильной, связанной с пятым (С-5) или четвертым (С-4) атомами углерода. Данная реакция приводит к образованию простой эфирной связи и появлению новой гидроксильной группы полуацетальной, или гликозидной.

 

Взаимодействие карбонильной группы с гидроксильной при С-5 приводит к образованию шестичленного цикла: 5 атомов углерода и 1 атом кислорода. Следовательно, цикл образуется пиранозный:

Взаимодействие карбонильной группы с гидроксильной при С-4 приводит к образованию пятичленного цикла: 4 атома углерода и 1 атом кислорода. Следовательно, цикл образуется фуранозный:

Пиранозный и фуранозный циклы изображаются в горизонтальной плоскости. Связи, расположенные ближе к наблюдателю, отмечают жирной линией. Атом кислорода в пиранозном цикле располагают в правом верхнем углу, в фуранозном – за плоскостью цикла в верхнем углу. Атомы углерода, которые находятся в цикле, не пишут. Нумерацию атомов углерода начинают от кислорода по часовой стрелке.

Гидроксильные группы располагают в цикле по определенному правилу: если гидроксильная группа при соответствующем углероде в оксо-форме (в проекции Фишера) находится слева от вертикальной линии, то в циклической форме ее изображают над плоскостью цикла при данном атоме углерода (вверх), и наоборот, справа - под плоскостью (вниз).

Положение полуацетального гидроксила в циклической форме определяет принадлежность монозы к одной из аномерных форм - α или β. Аномеры - диастереомеры, которые отличаются конфигурацией полуацетального гидроксила при атомах углерода С-1 (для альдоз) или С-2 (для кетоз). Для моноз D-ряда у α-аномера гидроксильная группа находится под плоскостью цикла, у β-аномера - над плоскостью. Для моноз L-ряда наоборот. Добавление еще одного дополнительного ассиметрического атома углерода для циклических форм моноз приводит к увеличению количества стереоизомеров в два раза. Например, для глюкозы в оксоформе количество стереоизомеров 16, в циклической - 32.

Приводим примеры образования циклических пиранозных и фуранозных формул Хеуорса для некоторых альдоз и кетоз:

Названия циклических формул моносахаридов состоят из:

например, b-D-фруктофураноза.


Поможем в написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой





Дата добавления: 2014-11-12; просмотров: 5491. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2022 год . (0.024 сек.) русская версия | украинская версия
Поможем в написании
> Курсовые, контрольные, дипломные и другие работы со скидкой до 25%
3 569 лучших специалисов, готовы оказать помощь 24/7