在今天的文章中,我们将讨论转换费舍尔,霍沃斯和椅子之间以及从开放形式的葡萄糖形成ɑ- d -葡萄糖和β- d -葡萄糖的机制。
我们提到了环状结构ɑ- d -葡萄糖和β- d -葡萄糖的形成最后一次,然而,没有密切关注如何费舍尔形式转化为循环异头物葡萄糖:
现在让我们看看这是如何发生的。首先,我们要画霍沃思D葡萄糖的投影。得到这个,很简单将葡萄糖翻转90度o然后把碳链重新排列成六元环
在这之后,旋转C4-C5键这样C5-OH就会指向羰基进行亲核攻击。偏爱C5-OH攻击的原因是它允许形成六元环:
C5-OH基团对羰基的亲核攻击形成新不对称中心它是在两种配置.碳1是新的立体中心,用a表示波形曲线这表明形成了两种配置ɑ和β异构体.
这个碳叫做异头碳(上图中的碳1),它的构型用前缀表示ɑ-和β。
那么,这两种异构体究竟是如何形成的呢?
这种情况的发生是由于180o绕C1-C2单键旋转使C=O基团指向上或下。C5-OH基团对羰基碳的攻击形成了ɑ- d -葡萄糖和β- d -葡萄糖异构体:
注意,所有的初始手性中心都是完整的,并且两种循环形式的构型不同只有一个手性中心.我们把它们归类为外聚物,在糖的例子中,我们称它们为异头物.所以,一个异位体是一种外位体环状的:以一种环状糖的两种可能构型为特征的
d -葡萄糖的环形式,作为六元环,采用椅形构象,所以在最后一步,我们需要转换霍沃斯预测对应的椅子构象.为此,只需在环上画一个带有氧的椅形构象,并一个接一个地添加Oh基团,保持构型一致:霍沃斯椅上的“上”在椅子上保持“上”,“下”保持向下(轴向或平伏):
如果新成立的哦,群对不对称的中心是指向的下来(转往CH)2羟基在C-5上)然后是ɑd葡萄糖.另一方面,如果哦,群指向向上(顺译为CH2羟基在C-5),那么半缩醛是βd葡萄糖.
请记住,“上”和“下”总是模棱两可的,除非我们指定它相对于什么。例如,如果我们把椅子翻转180度o(不是环翻转),所有的“上”和“下”符号都会改变。这就是为什么氢氧根的顺式和反式向CH25号碳上的羟基被强调。
不管我们怎么画椅子,有一个说法是正确的β - d -葡萄糖中所有的羟基都是平伏的.
现在我们把fisher - haworth - chair的转换葡萄糖的形式有一点总结表:
还能更短吗?
现在我们知道了转化是如何发生的,我们可以通过跳过前两步来缩短这个过程,而是画出糖的霍沃斯投影。骨架是标准的吡喃糖和呋喃糖环。
例如,让我们进行转换D-Galactose以霍沃斯和椅子的形式转化为β- d -半乳糖吡喃糖。
步骤1。画霍沃斯投影对于吡喃环通过放置氧气在右上方角和指向C6CH2碳上的OH上升:
步骤2。把羟基加到异构碳上指向上面β同分异构体,而且指出访问ɑ同分异构体:
步骤3。画出H和OH基团右边在费舍尔投影点下来上的组左边是向上的.
步骤4。如果需要,将霍沃斯转换为椅形构象。人群指向在霍沃斯的椅子上,“上”是“上”,“下”是“下”(轴向或赤道)。
下面是一个指南,你可以在下面的练习问题中使用,将Fischer投影转换为Haworth和Chair形式:
呋喃环形成
就像我们看到的吡喃糖环的形成一样,许多单糖,尤其是酮糖也会形成五元环,分类为呋喃糖响了。例如,d -果糖可以通过羰基和C5羟基之间的分子内反应形成呋喃糖环。它遵循与吡喃矿形成相同的机制和模式,在异构碳上形成新的立体中心:
这里也是一样,如果氢氧根连着新的不对称中心就反向了CH2C6上的羟基,那么这个化合物ɑ异头物d -果糖呋喃糖,如果它顺向CH2羟基,那么它就是β- - - - - -D-fructofuranose.
如果C-6羟基对羰基进行亲核攻击,d -果糖也可以形成六元环:
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检查这个选择题,关于碳水化合物的结构和反应的简单测验,有一个40分钟的视频解决方案!
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实践
将下列碳水化合物的费舍尔投影转换为其ɑ和β对称霍沃斯和椅子形式:
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转换D-的费舍尔投影红糖和d -糖到ɑ和β呋喃环的Haworth和chair形式:
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