Моносахариды являются структурными мономерами полисахаридов и не могут быть гидролизованные до более простых форм. К простейшим моносахаридов можно отнести триозы глицеральдегид и дигидроксиацетон.

Если карбонильная группа находится в конце цепи, то моносахарид представляет собой альдегид и называется альдозы, при любом другом положении этой группы моносахарид является кетоном и называется кетоз.

 

Большинство углеводов в своем составе имеют асимметричные или хи-ные атомы углерода, то есть атомы углерода, связанные с четырьмя различными атомами или группами. Кетоза содержат на один асимметричный атом меньше, чем альдозы с тем же количеством углеродных атомов. Наличие асимметричных атомов углерода в структуре моносахаридов обусловливает существование различных стереоизомеров, т.е. соединений, имеют одну и ту же структуру, но отличаются пространственной конфигурацией. Количество возможных стереоизомеров для любого моносахарида можно рассчитать по формуле N = 2n, где N - количество стереоизомеров, а n - количество асимметричных атомов углерода.

 

Глицеральдегид содержит один асимметричный атом углерода, поэтому может существовать в виде двух стереоизомеров. Изомер глицеральдегид, у которого гидроксильная группа у асимметрического атома углерода расположена с правой стороны, принято считать D-глицеральдегид. Если гидроксильная группа у асимметрического атома углерода находится с левой стороны, то это - L-глицеральдегид.

В зависимости от расположения гидроксильных групп у последнего асимметрического атома углерода, который является отдаленным от карбонильной группы, подобного расположению OH-группы в D-или L-гли-церальдегиди, все изомеры моносахаридов подразделяются на D-и L-формы (D-и L -конфигурации). Природные гексозы (глюкоза, фруктоза, манноза, галактоза) относятся, как правило, к стереоизомеров D-ряда. Именно к этой конфигурации являются специфическими ферменты, которые отвечают за их метаболизм в организме человека и животных. Наличие асимметричных атомов углерода в соединениях является причиной их оптической активности. Свойство вращать плоскость поляризованного луча вправо обозначают знаком плюс (+), а слева - знаком минус (-).

 

Если D-и L-изомеры присутствуют в равных количествах, то их смеси не проявляют оптической активности. Такие смеси называют рацемическим или DL-смесями. Естественным моносахаридов свойственна оптическая активность, а соединения, которые получают синтетическим путем, является рацемическим, ибо в этом случае вероятность образования каждого из изомеров одинакова.

 

Два сахари, которые отличаются по конфигурации вокруг только одного атома углерода, является Эпимер отношению друг к другу. Так, D-глюкоза и D-манноза - Эпимер относительно 2-го углеродного атома, а D-глюкоза и D-галактоза - Эпимер относительно 4-го атома углерода. Изображение структуры моносахаридов в виде прямолинейных цепочек отражает строение только триозы и тетроз. Установлено, что моносахариды, у которых количество углеродных атомов пять и более, в растворах существуют в виде замкнутых циклических структур, которые возникают за счет взаимодействия между альдегидных и гидроксильной группами моносахарида, что приводит к образованию внутримолекулярных на-пивацеталю. Если в результате циклизации образуется пятичленные цикл, то по аналогии с гетероцикла фураны, такие моносахариды называются фуранозамы, а если образуется шестичленного цикл, то по аналогии с гетероцикла пираньи, моносахариды, образовавшиеся относятся к пираноз. Шестичленного альдопиранозне кольцо гораздо стабильнее, чем альдофуранозне. В процессе образования D-глюкопира-нозы первый атом углерода D-глюкозы становится асимметричным и D-глюко-пираноза может существовать в виде двух стереоизомеров.

 

Изомерные формы моносахаридов, которые отличаются друг от друга только конфигурацией напивацетального углеродного атома (? D-глюкопираноз и DD-глюкопираноз), называются аномерамы.

 

По разным таутомерных форм глюкозы в свободном состоянии известны только ? - и ?-пиранозы. Существование малых количеств фураноз и альдегидной формы в растворах доказано, но в свободном состоянии они не выделены из-за их неустойчивость.


Загрузка...
Яндекс.Метрика Google+