פחמן anomeric הוא מתנה stereocenter במבנים מחזוריים של פחמימות (מונו או סוכרים). בהיותו סטריאו-סנטר, ליתר דיוק אפיממר, נגזרים ממנו שני דיאסטרואיזומרים, המיועדים לאותיות α ו- β; אלה הם האנומרים, והם חלק מהנושאה הנרחבת בעולם הסוכרים.
כל אנומר, α או β, שונה במיקום של קבוצת OH של הפחמן האנומרי ביחס לזירה; אך בשניהם, הפחמן האנומרי זהה, והוא ממוקם באותו מקום במולקולה. אנומרים הם hemiacetals מחזוריים, תוצר של תגובה intramolecular בשרשרת הפתוחה של סוכרים; הם אלדוזות (אלדהידים) או קטוזות (קטונים).
קונפורמציה של כיסא ל- β-D-glucopyranose. מקור: ויקימדיה.
התמונה העליונה מציגה את תצורת הכסא ל- β-D-glucopyranose. כפי שניתן לראות, הוא מורכב מטבעת בעלת 6 חברים, כולל אטום חמצן בין פחמימות 5 ל- 1; האחרון, או ליתר דיוק הראשון, הוא הפחמן האנומרי, היוצר שני קשרים יחידים עם שני אטומי חמצן.
אם אתה מסתכל מקרוב, קבוצת OH המחוברת לפחמן 1 מכוונת מעל הטבעת המשושה, וכך גם קבוצת CH 2 OH (פחמן 6). זהו האנומר β. לעומת זאת, האומר α נבדל רק בקבוצת OH זו, שתמוקם במורד הטבעת, ממש כאילו היה דיאסטרואיזומר טרנס.
Hemiacetals
יש צורך להעמיק מעט יותר במושג המיאטתלים כדי להבין ולהבחין טוב יותר בפחמן האנומרי. Hemiacetals הם תוצר של תגובה כימית בין אלכוהול לאלדהיד (אלדוז) או קטון (קטוזות).
ניתן לייצג תגובה זו על ידי המשוואה הכימית הכללית הבאה:
ROH + R'CHO => ROCH (OH) R '
כפי שניתן לראות, אלכוהול מגיב עם אלדהיד ליצירת ההמיאטל. מה היה קורה אם גם R וגם R 'שייכים לאותה שרשרת? במקרה כזה, תהיה לך המיאטתלית מחזורית, והדרך היחידה שהיא יכולה להיווצר היא ששתי הקבוצות התפקודיות, -OH ו- -CHO, קיימות במבנה המולקולרי.
בנוסף, על המבנה להיות מורכב משרשרת גמישה, ובעלי קשרים המסוגלים להקל על ההתקפה הגרעינית של ה- OH לכיוון הפחמן הקרבונילי בקבוצת CHO. כאשר זה קורה, המבנה נסגר לטבעת של חמש או שש חברים.
Hemiacetal מחזורי
היווצרות מחזור המוח -etal. מקור: אלחנדרו פורטו
דוגמה להיווצרות המיסתיל מחזורי עבור מונוסכריד גלוקוז מוצגת בתמונה למעלה. ניתן לראות שהוא מורכב מאלדוז, עם קבוצת אלדהיד CHO (פחמן 1). זה מותקף על ידי קבוצת OH של פחמן 5, כפי שמציין החץ האדום.
המבנה עובר מלהיות שרשרת פתוחה (גלוקוזה), לטבעת פיראנית (גלוקופירנוזה). בהתחלה יתכן שלא יתקיים קשר בין תגובה זו לזו שהוסברה זה עתה למוח-המטטל; אך אם הטבעת נצפית בקפידה, בפרט בקטע C 5 -OC 1 (OH) -C 2 , ניתן יהיה להעריך שהיא תואמת את השלד הצפוי של המיסיטל.
הפחמן 5 ו -2 באים לייצג את R ו- R של המשוואה הכללית, בהתאמה. מכיוון שאלו הם חלק מאותו מבנה, הרי שמדובר בהמיעתלט מחזורית (והטבעת מספיק כדי להיות ניכרת).
מאפייני פחמן אנומרי וכיצד לזהות אותו
איפה הפחמן האנומרי? בגלוקוז מדובר בקבוצת CHO, שיכולה לעבור התקף נוקלאופילי מ- OH או מתחת או מעל. בהתאם לכיוון ההתקפה נוצרים שני אנומרים שונים: α ו- β, כאמור.
לכן מאפיין ראשון שיש לפחמן זה הוא ששרשרת הסוכר הפתוחה היא זו הסובלת מהתקף הגרעין; כלומר, זה הקבוצה CHO, עבור aldoses, או R 2 C = קבוצת O, עבור ketoses. עם זאת, ברגע שנוצר המטה-מחזור או הטבעת המחזורית, נראה כי פחמן זה נעלם.
כאן נמצאים מאפיינים ספציפיים אחרים יותר שמאתרים אותו בכל טבעת פיראנוס או פורנאוז מכל הפחמימות:
הפחמן האנומרי נמצא תמיד מימין או משמאל לאטום החמצן המרכיב את הטבעת.
חשוב עוד יותר, הוא קשור לא רק לאטום החמצן הזה, אלא גם לקבוצת OH, מ- CHO או R 2 C = O.
זה אסימטרי, כלומר יש לו ארבעה תחליפים שונים.
עם ארבעת המאפיינים הללו, קל לזהות פחמן אנומר על ידי התבוננות בכל "מבנה מתוק".
דוגמאות
דוגמא 1
β-D-fructofuranose. מקור: NEUROtiker (שיחה • תרומות)
למעלה הוא β-D-fructofuranose, hemiacetal מחזורי עם טבעת בעלת חמישה חברים.
כדי לזהות את הפחמן האנומרי, עלינו להסתכל תחילה על הפחמימות בצד שמאל וימין של אטום החמצן המרכיב את הטבעת. ואז, זה שקשור לקבוצת OH הוא הפחמן האנומרי; שבמקרה זה, כבר מעגל באדום.
זהו האנומר β מכיוון שה- OH של הפחמן האנומרי נמצא מעל הטבעת, זהה לקבוצה CH 2 OH.
דוגמא 2
סוכרוז. מקור: NEUROtiker דרך Wikipedia.
כעת, אנו מנסים להסביר מהם הפחמן האנומרי במבנה הסוכרוז. כפי שניתן לראות, הוא מורכב משני מונוסכרידים המקושרים בצורה קוולנטית על ידי קשר גליקוזידי, -O-.
הטבעת בצד ימין זהה בדיוק לזכר שזה עתה הוזכר: β-D-fructofuranose, רק שהיא "מועברת" שמאלה. הפחמן האנומרי נותר זהה למקרה הקודם, וממלא את כל המאפיינים הצפויים לו.
מצד שני, הטבעת משמאל היא α-D-glucopyranose.
חוזר על אותו פרוצדורה לזיהוי פחמן אנומרי, תוך התבוננות בשתי הפחמימות בצד שמאל וימין של אטום החמצן, נמצא כי הפחמן הימני הוא זה המקושר לקבוצת OH; המשתתף בקשר הגלוקוזיד.
לפיכך, שתי הפחמימות האנומריות מחוברות באמצעות הקשר -O- ולכן הן סגורות בעיגולים אדומים.
דוגמא 3
תָאִית. מקור: NEUROtiker
לבסוף מוצע לזהות את הפחמימות האנומריות של שתי יחידות גלוקוזה בתאית. שוב נצפות הפחמימות סביב החמצן בתוך הטבעת, ונמצא שבטבעת הגלוקוזה משמאל הפחמן האנומרי משתתף בקשר הגליקוזיד (הסגור במעגל האדום).
לעומת זאת, בטבעת הגלוקוזה מימין, הפחמן האנומרי נמצא מימין לחמצן, והוא מזוהה בקלות מכיוון שהוא קשור לחמצן של הקשר הגליקוזידי. לפיכך, שתי הפחמימות האנומריות מזוהות במלואן.
הפניות
- מוריסון, RT ובויד, R, N. (1987). כימיה אורגנית. מהדורה 5 ta . עורכת אדיסון ווסלי אינטרמריקנה.
- קארי פ '(2008). כימיה אורגנית. (המהדורה השישית). מק גריי היל.
- גרהם סולומונס TW, קרייג ב. פרלה. (2011). כימיה אורגנית. אמינים. (10 th Edition.). וויילי פלוס.
- רנדינה ג '(1974). טכניקות ביוכימיה יישומיות. אינטרמריקנה, מקסיקו.
- צ'אנג ס '(נ'). מדריך לפחמן האנומרי: מה זה פחמן אנומר? . התאושש מ: chem.ucla.edu
- Gunawardena G. (13 במרץ, 2018). פחם אנומרי. כימיה LibreTexts. התאושש מ: chem.libretexts.org
- Foist L. (2019). פחמן אנומרי: הגדרה וסקירה כללית. לימוד. התאושש מ: study.com