УГЛЕВОДЫ: структурные формулы; номенклатура; химические свойства; получение 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

УГЛЕВОДЫ: структурные формулы; номенклатура; химические свойства; получение



УГЛЕВОДЫ: структурные формулы; номенклатура; химические свойства; получение

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАНИЙ В ТЕМАХ 12 И 13

Для показа пространственной структуры моносахаридов (м/с) используются два вида их структурных формул:

(а) проекционные (плоские) формулы Э. Фишера (см. приложения 2 и 3 в конце сборника);

(б) перспективные (объемные) формулы У.Н. Хеуорса (см. приложение 4).

Молекулы м/с могут существовать как в открытой (оксо-), так и в циклической (полуацетальной) форме структуры. В водном растворе конкретного м/с обе структуры находятся в подвижном равновесии, а превращение одной формы в другую называется цикло-цепной таутомерией.

 

Стереоизомерия

М/с одного молекулярного состава – стереоизомеры – делятся на два ряда: D-ряд и L-ряд. У каждого члена D-ряда есть энантиомер (от греч. энантио – «зеркало») – член L-ряда. Так, энантиомерами между собой являются D-глюкоза и L-глюкоза, которые находятся в отношениях объекта и его отражения в плоском идеальном зеркале.

Внутри D-ряда есть два вида стереоизомерных отношений:

(а) эпимеры – стереоизомеры, отличающиеся расположением в пространстве только одной (ОН)-группы у асимметрического атома *С, соседнего с оксогруппой (глюкоза – манноза; ксилоза – ликсоза; псикоза – фруктоза).

В состав эпимерного «семейства» входят три м/с: две альдозы, имеющие у *С-2 разнонаправленные (ОН)-группы, и кетоза с (С=О)-группой у С-2, например, глюкоза, манноза и фруктоза.

При нагревании водного раствора м/с в щелочной среде возможно превращение одного эпимера в другой – эпимеризация. Это является причиной положительной реакции Троммера на альдогруппу в кетозе, т.к. в результате эпимеризации кетоза превращается в альдозу.

(б) диастереомеры – отличаются более чем одним центром асимметрии. Так, для D-глюкозы диастереомерами являются D-альтроза (2, 3), D-гулоза (3, 4), D-талоза (2, 4) и D-идоза (2, 3, 4); диастереомерами для D-глюкозы не являются D-аллоза (3) и D-галактоза (4) (здесь цифрами указаны номера *С с разнонаправленными гидроксилами).

Изомеризация открытой формы м/с в циклическую происходит из-за миграции атома Н от «дальней» (ОН)-группы к кислороду (С=О)-группы и «переключения» одной из ее связей с карбонильного атома кислорода на атом кислорода «разрушенной» (ОН)-группы:

Одним из результатов циклизации является превращение углерода (С-1) оксогруппы в асимметрический (*С-1) и, как следствие, возможность образования еще двух видов стереомеров – аномеров, отличающихся пространственным расположением вновь образовавшегося полуацетального гидроксила (см. выше).

Поскольку мигрировать могут атомы Н как от (С5-ОН), так и от (С4-ОН), - могут, соответственно, образовываться как шестичленные (пиранозные, см. выше), так и пятичленные(фуранозные, см. ниже) гетероциклы:

Все вышеприведенные структурные формулы изображены способом Фишера. Переход от изображения структуры способом Фишера к способу Хеуорса легко осуществляется с помощью табл. 4 (см. приложения).

Кислородсодержащий гетероцикл в способе Хеуорса изображается лежащим в горизонтальной плоскости, где атом кислорода показывают в дальнем правом углу цикла, а атомы углерода цикла нумеруются по часовой стрелке:

 

Нумерация атомов углерода циклокетоз начинается с первичного атома углерода (с С-2 кетозы соединены и первичноспиртовая группа, и полуацетальный гидроксил).  

Способом Хеуорса могут быть изображены как циклическая (полуацетальная) форма структуры м/с, так и открытая оксоформа:

Задание 1

По номенклатурным названиям моносахаридов построить структурные формулы Фишера и Хеуорса. Для каждого заданного моносахарида привести открытые структурные формулы (по Фишеру): энантиомера, эпимера и диастереомера (одного) с названиями.

1. а) [b-D-идопираноза];
б) [a-D-сорбофураноза].
2. а) [b-D-фруктопираноза];
б) [a-D-ксилопираноза].
3. а) [b-D-арабофураноза];
б) [b-D-талофураноза].
4. а) [a-D-альтрофураноза];
б) [b-D-псикопираноза].
5. а) [b-D-глюкофураноза];
б) [a-D-ксилофураноза].
6. а) [a-D-рибофураноза];
б) [b-D-аллофураноза].
7. а) [b-D-маннопираноза];
б) [a-D-ликсофураноза].
8. а) [a-D-галактопираноза];
б) [b-D-ксилофураноза].
9. а) [b-D-маннопираноза];
б) [a-D-арабопираноза].
10. а) [a-D-гулофураноза];
б) [b-D-тагатопираноза].
11. а) [b-D-идофураноза];
б) [b-D-ликсопираноза].
12. а) [a-D-тагатофураноза];
б) [a-D-галактофураноза].
13. а) [a-D-гулопираноза];
б) [b-D-арабофураноза].
14. а) [a-D-маннофураноза];
б) [b-D-рибопираноза].
15. а) [b-D-ксилопираноза];
б) [a-D-тагатопираноза].

 

Задание 2

Для обоих своих моносахаридов из задания 1 написать реакции:

(а) получения всех возможных сахарных кислот (глик оновая, глик аровая, глик уроновая). Для глик уроновой кислоты раскрыть цикл и привести ее формулу Фишера.

(б) Для одного из своих моносахаридов (любого) в заданной циклической форме (формула Хеуорса) – реакции с:

(в) Для своей альдозы (любой) написать реакцию: удлинения С-цепи (для альдопентозы) или укорачивания С-цепи (для альдогексозы), см. «Курс лекций», Ч. 4 (2006г), стр. 38-39.

УГЛЕВОДЫ: структурные формулы; номенклатура; химические свойства; получение

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАНИЙ В ТЕМАХ 12 И 13

Для показа пространственной структуры моносахаридов (м/с) используются два вида их структурных формул:

(а) проекционные (плоские) формулы Э. Фишера (см. приложения 2 и 3 в конце сборника);

(б) перспективные (объемные) формулы У.Н. Хеуорса (см. приложение 4).

Молекулы м/с могут существовать как в открытой (оксо-), так и в циклической (полуацетальной) форме структуры. В водном растворе конкретного м/с обе структуры находятся в подвижном равновесии, а превращение одной формы в другую называется цикло-цепной таутомерией.

 

Стереоизомерия

М/с одного молекулярного состава – стереоизомеры – делятся на два ряда: D-ряд и L-ряд. У каждого члена D-ряда есть энантиомер (от греч. энантио – «зеркало») – член L-ряда. Так, энантиомерами между собой являются D-глюкоза и L-глюкоза, которые находятся в отношениях объекта и его отражения в плоском идеальном зеркале.

Внутри D-ряда есть два вида стереоизомерных отношений:

(а) эпимеры – стереоизомеры, отличающиеся расположением в пространстве только одной (ОН)-группы у асимметрического атома *С, соседнего с оксогруппой (глюкоза – манноза; ксилоза – ликсоза; псикоза – фруктоза).

В состав эпимерного «семейства» входят три м/с: две альдозы, имеющие у *С-2 разнонаправленные (ОН)-группы, и кетоза с (С=О)-группой у С-2, например, глюкоза, манноза и фруктоза.

При нагревании водного раствора м/с в щелочной среде возможно превращение одного эпимера в другой – эпимеризация. Это является причиной положительной реакции Троммера на альдогруппу в кетозе, т.к. в результате эпимеризации кетоза превращается в альдозу.

(б) диастереомеры – отличаются более чем одним центром асимметрии. Так, для D-глюкозы диастереомерами являются D-альтроза (2, 3), D-гулоза (3, 4), D-талоза (2, 4) и D-идоза (2, 3, 4); диастереомерами для D-глюкозы не являются D-аллоза (3) и D-галактоза (4) (здесь цифрами указаны номера *С с разнонаправленными гидроксилами).

Изомеризация открытой формы м/с в циклическую происходит из-за миграции атома Н от «дальней» (ОН)-группы к кислороду (С=О)-группы и «переключения» одной из ее связей с карбонильного атома кислорода на атом кислорода «разрушенной» (ОН)-группы:

Одним из результатов циклизации является превращение углерода (С-1) оксогруппы в асимметрический (*С-1) и, как следствие, возможность образования еще двух видов стереомеров – аномеров, отличающихся пространственным расположением вновь образовавшегося полуацетального гидроксила (см. выше).

Поскольку мигрировать могут атомы Н как от (С5-ОН), так и от (С4-ОН), - могут, соответственно, образовываться как шестичленные (пиранозные, см. выше), так и пятичленные(фуранозные, см. ниже) гетероциклы:

Все вышеприведенные структурные формулы изображены способом Фишера. Переход от изображения структуры способом Фишера к способу Хеуорса легко осуществляется с помощью табл. 4 (см. приложения).

Кислородсодержащий гетероцикл в способе Хеуорса изображается лежащим в горизонтальной плоскости, где атом кислорода показывают в дальнем правом углу цикла, а атомы углерода цикла нумеруются по часовой стрелке:

 

Нумерация атомов углерода циклокетоз начинается с первичного атома углерода (с С-2 кетозы соединены и первичноспиртовая группа, и полуацетальный гидроксил).  

Способом Хеуорса могут быть изображены как циклическая (полуацетальная) форма структуры м/с, так и открытая оксоформа:



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2017-01-19; просмотров: 558; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 35.171.159.141 (0.024 с.)