Моносахариды: классификация, D и L
Альдозы и кетозы
Углеводы — самые распространённые органические вещества на Земле. Их «кирпичики» — моносахариды: многоатомные спирты с одной карбонильной группой.
Как классифицировать моносахарид
- Найдите карбонильную группу: альдегид на конце цепи — альдоза, кетон (обычно при C2) — кетоза.
- Сосчитайте атомы углерода: 3 — триоза, 4 — тетроза, 5 — пентоза, 6 — гексоза. Название объединяет оба признака: альдогексоза, кетопентоза.
- Сосчитайте стереоцентры: у альдозы — все атомы CHOH (n − 2), у кетозы — на один меньше. Стереоизомеров \(2^k\), половина из них D, половина L.
- Нумеруйте цепь с конца, ближайшего к карбонилу: у альдозы C1 — атом CHO, у кетозы C=O получает номер 2.
| Моносахарид | Класс | Стереоцентров | Стереоизомеров |
|---|---|---|---|
| глицериновый альдегид | альдотриоза | 1 | 2 |
| эритроза | альдотетроза | 2 | 4 |
| рибоза | альдопентоза | 3 | 8 |
| глюкоза | альдогексоза | 4 | 16 |
| фруктоза | кетогексоза | 3 | 8 |
Примеры
1. D-Глюкоза \(\ce{C6H12O6}\): альдогексоза, четыре стереоцентра (C2–C5), одна из 16 альдогексоз.
2. D-Рибоза \(\ce{C5H10O5}\) — альдопентоза РНК; 2-дезокси-D-рибоза (ДНК) — без OH у C2.
3. Дигидроксиацетон — кетотриоза без стереоцентров: у него нет D- и L-форм.
errorНе всякий углевод — \(\mathrm{C_n(H_2O)_n}\)
Дезоксисахара, аминосахара и сахарные кислоты этой формуле не подчиняются, а формальдегид и уксусная кислота подчиняются, но углеводами не являются.
edit_noteПопробуйте сами
Сколько стереоизомеров у кетопентозы?
expand_moreПоказать решение
Два стереоцентра (C3 и C4) — четыре стереоизомера.
D- и L-ряды
Буквы D и L — не про вращение плоскости поляризации, а про конфигурацию одного определённого атома.
Как определить D или L
- Нарисуйте проекцию Фишера: цепь вертикально, наиболее окисленный атом (CHO или соседний с C=O) — сверху.
- Найдите стереоцентр с наибольшим номером — предпоследний атом цепи.
- OH этого атома справа — D-сахар, слева — L-сахар (как у D- и L-глицеринового альдегида).
- Энантиомер получается обращением всех стереоцентров: L-глюкоза — зеркальное отражение D-глюкозы. Сахара, различающиеся конфигурацией части центров, — диастереомеры с разными названиями.
- D и L не связаны со знаком вращения: D-глюкоза правовращающая (+), D-фруктоза — левовращающая (−).
Примеры
1. D-Глюкоза: OH при C5 справа; у L-глюкозы все четыре OH на противоположных сторонах.
2. D-Фруктоза: у C5 (предпоследний атом) OH справа — сахар D-ряда, хотя вращает плоскость поляризации влево.
errorОбращение одного центра — не энантиомер
Если у D-глюкозы изменить конфигурацию только C5, получится L-идоза, а не L-глюкоза: для энантиомера нужно обратить все стереоцентры.
edit_noteПопробуйте сами
К какому ряду относится альдогексоза, у которой OH при C2, C3 и C4 справа, а при C5 слева?
expand_moreПоказать решение
К L-ряду — решает C5. Это L-талоза.
push_pinГлавное
Моносахариды — полигидроксиальдегиды (альдозы) и полигидроксикетоны (кетозы), чаще всего с формулой \(\mathrm{C_n(H_2O)_n}\); по числу атомов углерода — триозы, тетрозы, пентозы, гексозы. У альдозы с n атомами C n − 2 стереоцентра и \(2^{n-2}\) стереоизомеров (альдогексоз 16), у кетозы — на один стереоцентр меньше. Ряд определяют по стереоцентру с наибольшим номером (предпоследний атом цепи): OH справа в проекции Фишера — D, слева — L; эталон — глицериновый альдегид. L-Сахар — энантиомер D-сахара: обращены все стереоцентры. Знак вращения (+) или (−) с буквами D и L не связан. Природные сахара почти все D.
Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.