De anomere koolstof het is een stereocentrum dat aanwezig is in de cyclische structuren van koolhydraten (mono- of polysacchariden). Omdat het een stereocentrum is, meer bepaald een epimeer, worden er twee diastereoisomeren van afgeleid, aangeduid met de letters α en β; dit zijn de anomeren, en maken deel uit van de uitgebreide nomenclatuur in de wereld van suikers.
Elk anomeer, α of β, verschilt in de positie van de OH-groep van het anomere koolstofatoom ten opzichte van de ring; maar in beide is het anomere koolstofatoom hetzelfde en bevindt het zich op dezelfde plaats in het molecuul. Anomeren zijn cyclische hemiacetalen, het product van een intramoleculaire reactie in de open keten van suikers; of aldosen (aldehyden) of ketosen (ketonen).
De bovenste afbeelding toont de stoelconformatie voor β-D-glucopyranose. Zoals te zien is, bestaat het uit een zesring, inclusief een zuurstofatoom tussen koolstofatomen 5 en 1; de laatste, of liever gezegd, de eerste is de anomere koolstof, die twee eenvoudige bindingen vormt met twee zuurstofatomen.
Als je goed kijkt, is de OH-groep die aan koolstof 1 is gehecht, georiënteerd boven de zeshoekige ring, net als de CH-groeptweeOH (koolstof 6). Dit is het β-anomeer. Het α-anomeer zou daarentegen alleen verschillen in deze OH-groep, die zich in de ring zou bevinden, net alsof het een trans-diastereo-isomeer zou zijn..
Artikel index
Het is noodzakelijk om wat dieper in te gaan op het concept van hemiacetalen om 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 zou je een cyclisch hemiacetaal hebben, en de enige 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 ketting en met bindingen die de nucleofiele aanval van de OH naar de carbonylkoolstof van de CHO-groep kunnen vergemakkelijken. Wanneer dit gebeurt, sluit de structuur zich in een vijf- of zesledige ring..
Een voorbeeld van de vorming van een cyclisch hemiacetaal voor glucosemonosaccharide wordt getoond in de bovenstaande afbeelding. Het blijkt te bestaan uit een aldose, met een aldehydegroep CHO (koolstof 1). Dit wordt aangevallen door de OH-groep van koolstof 5, zoals aangegeven door de rode pijl.
De structuur gaat van een open keten (glucose) naar een pyranaire ring (glucopyranose). In het begin is er mogelijk geen verband tussen deze reactie en de reactie die zojuist voor hemiacetaal is uitgelegd; maar als je goed naar de ring kijkt, met name in sectie C5-O-C1(OH) -Ctwee, het zal duidelijk zijn dat dit overeenkomt met het verwachte skelet voor een hemiacetaal.
Koolwaterstoffen 5 en 2 vertegenwoordigen respectievelijk 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).
Waar is de anomere koolstof? In glucose is dit de CHO-groep, die een nucleofiele aanval door OH kan ondergaan, van onderaf of van bovenaf. Afhankelijk van de oriëntatie van de aanval, worden twee verschillende anomeren gevormd: α en β, zoals eerder vermeld..
Daarom is een eerste kenmerk dat deze koolstof bezit, dat het in de open keten van suiker degene is die de nucleofiele aanval ondergaat; dat wil zeggen, het is de CHO-groep, voor de aldoses, of de R-groeptweeC = O, voor ketosen. Als het cyclische hemiacetaal of de ring eenmaal is gevormd, kan het lijken alsof deze koolstof verdwenen is..
Dit is waar er andere, meer specifieke kenmerken zijn om het te lokaliseren in elke pyranose- of furanose-ring van alle koolhydraten:
-De anomere koolstof bevindt zich altijd rechts of links van het zuurstofatoom waaruit de ring bestaat.
-Nog belangrijker is dat het niet alleen aan dit zuurstofatoom is gekoppeld, maar ook aan de OH-groep, afkomstig van CHO of RtweeC = 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 naar een 'zoete structuur' te kijken.
Hierboven staat β-D-fructofuranose, een cyclisch hemiacetaal met een vijfledige ring..
Om de anomere koolstof te identificeren, moet je eerst kijken naar de koolstofatomen aan de linker- en rechterkant van het zuurstofatoom waaruit de ring bestaat. Dan is degene die is gekoppeld aan de OH-groep het anomere koolstofatoom; die in dit geval al rood omcirkeld is.
Dit is het β-anomeer omdat de OH van de anomere koolstof zich boven de ring bevindt, net als de CH-groeptweeOh.
Nu proberen we uit te leggen wat de anomere koolstofatomen zijn in de structuur van sucrose. Zoals te zien is, bestaat het uit twee monosacchariden die covalent verbonden zijn door een glycosidebinding, -O-.
De ring aan de rechterkant is precies dezelfde die zojuist werd genoemd: β-D-fructofuranose, alleen is hij naar links “omgedraaid”. De anomere koolstof blijft hetzelfde voor het vorige geval en voldoet aan alle kenmerken die ervan verwacht mogen worden.
Aan de andere kant is de ring aan de linkerkant α-D-glucopyranose.
Door dezelfde anomere koolstofherkenningsprocedure te herhalen, kijkend naar de twee koolstofatomen aan de linker- en rechterkant van het zuurstofatoom, blijkt dat het rechter koolstofatoom degene is die is gebonden aan de OH-groep; die deelneemt aan de glycosidebinding.
Daarom zijn beide anomere koolstofatomen verbonden door de -O- binding, en daarom zijn ze omsloten door rode cirkels..
Ten slotte wordt voorgesteld om de anomere koolstofatomen van twee glucose-eenheden in cellulose te identificeren. Opnieuw worden de koolstofatomen rond de zuurstof in de ring waargenomen, en het blijkt dat in de glucosering aan de linkerkant de anomere koolstof deelneemt aan de glycosidebinding (ingesloten in de rode cirkel).
In de glucosering aan de rechterkant bevindt de anomere koolstof zich echter rechts van zuurstof en is gemakkelijk te herkennen omdat deze is gekoppeld aan de zuurstof van de glycosidebinding. Beide anomere koolstofatomen zijn dus volledig geïdentificeerd.
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.