خصائص الكربون الشاذة وأمثلة

ال الكربون الشاذ هو مركز stereocenter موجود في الهياكل الدورية للكربوهيدرات (أحادية أو السكريات). كونه مركز تجسيمي ، وهو أكثر دقة هو epimer ، يستمد منه اثنين من diastereoisomers ، المعينة بالحرفين α و β ؛ هذه هي الشذوذ ، وهي جزء من التسميات واسعة النطاق في عالم السكريات.

كل شذوذ ، α أو β ، يختلف في موضع مجموعة OH من الكربون الشاذ فيما يتعلق بالحلقة ؛ لكن في كلاهما ، يكون الكربون الشاذ هو نفسه ، ويقع في نفس المكان في الجزيء. الشذوذات هي hemiacetals دوري ، نتاج رد فعل داخل الجزيئات في السلسلة المفتوحة من السكريات. هي aldoses (الألدهيدات) أو الكيتوز (الكيتونات).

يظهر التشكل الكرسي لـ β-D-glucopyranose في الصورة العليا. كما يتضح ، فإنه يتكون من حلقة من ستة أعضاء ، بما في ذلك ذرة الأكسجين بين الكربونات 5 و 1 ؛ الأخير ، أو بالأحرى ، الأول ، هو الكربون الشاذ ، الذي يشكل رابطة بسيطة مع ذرتين من الأكسجين.

إذا لوحظ بالتفصيل ، فإن مجموعة OH المرتبطة بالكربون 1 تكون موجهة فوق الحلقة سداسية الشكل ، مثل المجموعة CH₂أوهايو (الكربون 6). هذا هو om anomer. أما anomer α ، من ناحية أخرى ، فستختلف فقط في مجموعة OH هذه ، التي ستكون موجودة أسفل الحلبة ، تمامًا كما لو كانت عبارة عن diastereomer trans.

مؤشر

• 1 Hemiacetales
  • 1.1 hemiacetal دوري
• 2 خصائص الكربون الشاذ وكيفية التعرف عليه
• 3 أمثلة
  • 3.1 مثال 1
  • 3.2 مثال 2
  • 3.3 مثال 3
• 4 المراجع

hemiacetals

من الضروري أن نتعمق قليلاً في مفهوم hemiacetals لفهم وتمييز الكربون الشاذ. هيميت أسيتيل نتاج تفاعل كيميائي بين الكحول والألدهيد (الكلدوز) أو الكيتون (الكيتوز).

يمكن تمثيل هذا التفاعل بالمعادلة الكيميائية العامة التالية:

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

كما يتضح ، يتفاعل الكحول مع الألدهيد لتكوين hemiacetal. ماذا سيحدث إذا كان كلا R و R ينتميان إلى نفس السلسلة؟ في هذه الحالة ، سيكون لدينا hemiacetal دوري ، والطريقة الوحيدة الممكنة لتشكيل هو أن كلا المجموعتين الوظيفيتين ، -OH و-CHO ، موجودة في التركيب الجزيئي.

بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن يتكون الهيكل من سلسلة مرنة ، مع روابط قادرة على تسهيل الهجوم النووي لل OH في اتجاه الكربون الكربوني للمجموعة CHO. عندما يحدث هذا ، يتم إغلاق الهيكل في حلقة من خمسة أو ستة أعضاء.

hemiacetal دوري

يظهر في الصورة العليا مثال على تكوين hemiacetal دوري لأحادي السكاريد الجلوكوز. يمكن ملاحظة أنه يتكون من ألدوز ، مع مجموعة الألدهيد CHO (الكربون 1). تمت مهاجمة هذا من قبل مجموعة OH للكربون 5 ، كما هو موضح بالسهم الأحمر.

ينتقل الهيكل من كونه سلسلة مفتوحة (الجلوكوز) إلى حلقة البرانوز (الجلوكوبيرانوز). في البداية ، قد لا تكون هناك علاقة بين رد الفعل هذا والتفسير الذي تم شرحه للتو لنصفي الدم. ولكن إذا تمت ملاحظة الخاتم بعناية ، وتحديداً في القسم C⁵-O-C¹(OH) -C², سيكون موضع تقدير أن هذا يتوافق مع الهيكل العظمي المتوقع ل hemiacetal.

تمثل الكربونات 5 و 2 لتمثيل R و R 'من المعادلة العامة ، على التوالي. نظرًا لأن هذه الأجزاء جزء من نفس البنية ، فإنها تكون بعد ذلك نصف دم دوري (والحلقة كافية للتوضيح).

خصائص الكربون الشاذ وكيفية التعرف عليه

أين هو الكربون الشاذ؟ في الجلوكوز ، هذه هي مجموعة CHO ، التي يمكن أن تتعرض لهجوم OH النوى إما تحت أو أعلى. اعتمادًا على اتجاه الهجوم ، يتم تشكيل شريرين مختلفين: α و β ، كما ذكر بالفعل.

لذلك ، الميزة الأولى التي تحتوي على هذا الكربون ، هي أنه في السلسلة المفتوحة للسكر هي تلك التي تعاني من الهجوم النووي. وهذا هو ، هو مجموعة تشو ، ل aldoses ، أو المجموعة R₂C = O ، للكيتوز. ومع ذلك ، بمجرد تكوين hemiacetal دوري أو حلقة ، يمكن لهذا الكربون إعطاء الانطباع بأنه اختفى.

هذا هو المكان الذي لديك فيه خصائص أخرى أكثر تحديدًا لتحديد موقعه في أي حلقة من حلقات البيرانو أو فورانوسو لجميع الكربوهيدرات:

-يكون الكربون الشاذ دائمًا إلى يمين أو يسار ذرة الأكسجين التي تشكل الحلقة.

-والأهم من ذلك ، يرتبط هذا ليس فقط بذرة الأكسجين هذه ، ولكن أيضًا بمجموعة OH ، القادمة من CHO أو R₂ج = يا.

-إنه غير متماثل ، أي أنه يحتوي على أربعة بدائل مختلفة.

مع هذه الخصائص الأربع ، من السهل التعرف على الكربون الشاذ عن طريق ملاحظة أي "بنية حلوة".

أمثلة

مثال 1

أعلاه هو β-D-fructofuranose ، hemiacetal دوري مع حلقة من خمسة أعضاء.

لتحديد الكربون الشاذ ، اطلع أولاً على الكربونات الموجودة على الجانبين الأيسر والأيمن من ذرة الأكسجين التي تشكل الحلقة. ثم ، الذي يرتبط بمجموعة OH هو الكربون الشاذ ؛ وهو في هذه الحالة ، مغلق بالفعل في دائرة حمراء.

هذا هو om anomer لأن OH للكربون الشاذ أعلى الحلقة ، مثل المجموعة CH₂OH.

مثال 2

الآن ، نحاول توضيح أي من الكربونات الشاذة في بنية السكروز. كما لوحظ ، فإنه يتكون من اثنين من السكريات الأحادية المرتبطة تساهميًا بواسطة رابطة جليكوسيدية ، -O-.

الخاتم الموجود على اليمين هو بالضبط نفس الشيء الذي تم ذكره للتو: β-D-fructofuranosa ، فقط أنه "تحول" إلى اليسار. يبقى الكربون الشاذ كما هو الحال في الحالة السابقة ، ويلبي جميع الخصائص المتوقعة منه.

من ناحية أخرى ، فإن الحلقة على اليسار هي α-D-glucopyranose.

تكرار نفس الإجراء الخاص بالتعرف على الكربون الشاذ ، والنظر إلى الكاربونين على الجانب الأيسر والأيمن من ذرة الأكسجين ، وجد أن الكربون الصحيح هو الذي يرتبط بمجموعة OH ؛ الذي يشارك في الرابطة الجليكوسيدية.

لذلك ، يتم توصيل كل من الكربون الشاذ بواسطة الرابط -O ، وهذا هو السبب في أنها محاطة بدوائر حمراء.

مثال 3

أخيرًا ، يُقترح تحديد الكربونات الشاذة لوحدتي الجلوكوز في السليلوز. مرة أخرى ، يتم ملاحظة الكربونات حول الأكسجين داخل الحلقة ، ويوجد أنه في حلقة الجلوكوز على اليسار ، يشارك الكربون الشاذ في رابطة الجليكوسيدية (محاطة بالدائرة الحمراء).

في حلقة الجلوكوز اليمنى ، يكون الكربون الشاذ على يمين الأكسجين ، ويمكن التعرف عليه بسهولة لأنه مرتبط بأكسجين رابطة الجليكوسيد. وبالتالي ، يتم تحديد كل من الكربون الشاذ تماما.

مراجع

1. Morrison، R. T. and Boyd، R، N. (1987). الكيمياء العضوية 5^تا طبعة. افتتاحية أديسون ويسلي Interamericana.
2. كاري ف. (2008). الكيمياء العضوية (الطبعة السادسة). مولودية جراو هيل.
3. غراهام سولومونز تي. دبليو ، كريج بي فرايل. (2011). الكيمياء العضوية. الأمينات. (10^عشر طبعة). وايلي بلس.
4. Rendina G. (1974). تقنيات الكيمياء الحيوية التطبيقية. Interamericana ، المكسيك.
5. تشانغ س. دليل للكربون الشاذ: ما هو الكربون الشاذ؟ [PDF]. تم الاسترجاع من: chem.ucla.edu
6. جوناواردينا ج. (13 مارس 2018). الفحم الشاذ. كيمياء LibreTexts. تم الاسترجاع من: chem.libretexts.org
7. Foist L. (2019). الكربون الشاذ: تعريف ونظرة عامة. الدراسة. تم الاسترجاع من: study.com