D- и L-Стереохимические ряды

Вопросы к теме №10

1. Определение, биологическая роль

Термин «углеводы введен профессором Тартуского университета К. Шмидтом, в 1844 г.

Углеводы (сахара)– это обширный класс органических соединений, к котору относятся полиоксикарбонильные соединения и их производные.

В растениях УГ составляют до 80% сухой массы, а в животных организмах – не более 2% сухой массы.

Биологическая роль

Классификация углеводов

Углеводы подразделяют по способности к гидролизу (моносахариды не гидрализуются).

По физико-химическим свойствам углеводы делят на:

◊ нейтральные содержащие только гидроксильные и карбонильные группы;

◊ основные включающие кроме названных аминогруппу (аминосахара) – см ниже;

◊ кислые, ее держащие кроме гидроксильных и карбонильных групп карбоксильные группы.

Моносахариды (простые углеводы)

4.1. Моносахариды-гетерополифункциональные соединения, содержащие карбонильную и несколько гидроксильных групп. Общая молекулярная формула: (где n=3,4,5 и т.д).

4.2. Классификация.Классифицируют с учетом двух признаков:

◊ природы карбонильной группы открытой фор­мы: альдозы — полигидроксиальдегиды и кетозы — полигидроксикетоны.

◊ длины углеродной цепи (т.е. от числа атомов углерода в цепи): триозы (С-3), тетрозы (С-4), пентозы, гексозы, гептозы, октозы нонозы, декозы.

Полная классификация учитывает оба при­знака — длину углеродной цепи и характер карбонильной группы

4.3. Номенклатура. В основу международной номенклатуры сахаров положены тривиальныеназвания. Для альдоз характерно окончание или суффикс – оза (ксилоза, рибоза, глюкоза, и др. ), а для кетоз- улоза ( рибулоза, ксилулоза).

Производные моносахаридов

Например:

Стереоизомерия

В молекулах открытых форм пентоз и гексоз содержится от двух до четырех асимметрических атомов углерода (показаны звездочками на схеме ___), поэто­му одной и той же структурной формуле соответствуют несколько стереоизомеров — энантиомеров и диастереомеров. Так, число стереоизомеров альдопентоз равно 8 ( , где п = 3), среди которых 4 пары энантиомеров. У альдогексоз будет уже 16 стереоизомеров, т. е. 8 пар энантиомеров, так как в их углеродной цепи содержится четыре асимметрических атома углерода (т.е. 4 разных заместителя).

Альдопентоза Альдогексоза

D- и L-Стереохимические ряды

Отнесение моносахарида к D- или L-стереохимическому ряду проводят по конфигурации хирального центра, наиболее удален­ного от оксогруппы, независимо от конфигурации остальных центров. Для пентоз таким «определяющим» центром будет атом С-4, а для гексоз — атом С-5 (углеродная цепь нумеруется с того конца, ближе к которому находится старшая функциональная группа, а именно карбонильная группа).

Структуры открытых форм моносахаридов записывают в виде проекционных формул Фишера, располагая углеродную цепь вертикально с атомом С-1 наверху.

Положение гидроксильной группы у последнего центра хиральности справа свидетельствует о принадлежности моносахарида к D-ряду, слева — к L-ряду, т. е. так же, как и в стереохимическом стандарте — глицериновом альдегиде.