Стереоизомерия углеводов

Стереоизомерия или оптическая изомерия является одним из видов пространственной изомерии. Она обусловлена наличием хиральных центров и проявляется в способности некоторых соединений вращать плоскость поляризованного луча света в разные стороны. Наиболее распространенным хиральным центром является асимметрический атом углерода, т. е. углеродный атом, связанный с четырьмя различными заместителями. При наличии одного асиммет-рического атома углерода молекула может существовать в виде двух изомеров, относящихся друг к другу как несимметричный предмет к своему отражению:

Заместители A и B располагаются перед плоскостью рисунка,
а D и E - за ней.

Все хиральные молекулы обладают оптической активностью - способностью отклонять плоско-поляризованный свет вправо
((+)-форма) или влево ((-)-форма). В справочниках удельную величину вращения обозначают [ a ]. Например, D-глюкоза в природе встречается в виде правовращающего изомера , а
D-фруктоза - в виде левовращающего: .

Знак вращения или абсолютная конфигурация определяется методом рентгеноструктурного анализа и помимо природы самого хирального соединения может зависеть от природы растворителя, температуры и др.

Общее число оптических изомеров равно 2ⁿ, где n - число асимметрических атомов (хиральных центров).

Среди оптических изомеров различают:

1) Энантиомеры - пространственные изомеры, молекулы которых являются несовместимыми зеркальными антиподами.

Энантиомеры имеют одинаковые физические и химические свойства, но отличаются по оптической и биологической активности*.

Например:

Смесь энантиомеров в соотношении 1:1 оптической активностью не обладает и называется рацемической.

*Довольно редко асимметрия молекул двух оптических изомеров проявляется в образуемых ими кристаллах. Благодаря этому свойству Л. Пастер (1848) открыл явление оптической изомерии: он обнаружил два типа кристаллов соли винной кислоты, различающихся окраской, и разделил их при помощи пинцета.

2) Эпимеры - пространственные изомеры, молекулы которых различаются конфигурацией заместителей у одного асимметричес-кого атома углерода.

Эпимеры отличаются по физическим и химическим свойствам.

Например, в ряду альдопентоз D-рибоза и D-арабиноза являются эпимерами по 2-му атому углерода:

В ряду альдогексоз эпимерами по 2-му атому углерода являются
D-глюкоза и D-манноза:

3) Диастереомеры - пространственные изомеры, молекулы которых различаются конфигурацией заместителей у двух и более асимметрических атомов углерода.

Диастереомеры также отличаются по физическим и химическим свойствам.

Например, в ряду альдогексоз D-галактоза и D-манноза являются диастереомерами по 2-му и по 4-му атомам углерода:

Асимметрия молекул приводит к тому, что низшие моносахариды трудно кристаллизуются. Действительно, для включения молекулы в кристаллическую решетку требуется ее единственная конфигурация, а в рацемической смеси присутствует набор по-разному ориентиро-ванных молекул.

Date: 2015-09-24; view: 2752; Нарушение авторских прав