Стереоизомерия моносахаридов. Способность ряда органических соединений вращать плоскость поляризации поляризованного света вправо или влево называют оптической активностью

Способность ряда органических соединений вращать плоскость поляризации поляризованного света вправо или влево называют оптической активностью. Исходя из сказанного выше, следует, что органические вещества могут существовать в виде правовращающих и левовращающих изомеров. Такие изомеры получили название стереоизомеров, а само явление стереоизомерии. В основе более строгой системы классификации и обозначения стереоизомеров лежит не вращение плоскости поляризации света, а абсолютная конфигурация молекулы стереоизомера, т.е. взаимное расположение четырех обязательно разных замещающих групп, находящихся в вершинах тетраэдра, вокруг локализованного в центре атома углерода, который получил название асимметрического атома углерода или хирального центра. Хиральные или, как их еще называют, оптически активные атомы углерода обозначают в структурных формулах звездочками [ * ] (рис. 7.1).

а) б)

Рис. 7.1. Структурные формулы D- и L-стереоизомеров глицеринового альдегида (а) и D- и L-стереоизомеров глюкозы (б)

Таким образом, под термином стереоизомерия следует понимать различную пространственную конфигурацию заместителей у соединений, имеющих одну и ту же структурную формулу и обладающих одинаковыми химическими свойствами. Такой вид изомерии называют также зеркальной изомерией. Наглядным примером зеркальной изомерии могут служить правая и левая ладони руки. Ниже приведены структурные формулы стереоизомеров глицеринового альдегида и глюкозы.

На рис.7.1 видно, что в молекуле глицеринового альдегида присутствует только один асимметрический атом углерода. При этом возможно существование только двух стереоизомеров, которые обозначаются как D- и L-изомеры, соответственно. Если у асимметрического атома углерода в проекционной формуле глицеринового альдегида ОН-группа располагается справа, такой изомер называют D-стереоизомером, а если ОН-группа расположена слева – L-стереоизомером.

В случае тетроз, пентоз, гексоз и других моноз, которые обладают двумя и более асимметрическими атомами углерода, принадлежность стереоизомера к D- или L-ряду определяют по расположению ОН-группы у предпоследнего атома углерода в цепи – он же является последним асимметрическим атомом. Например, для глюкозы оценивают ориентацию ОН-группы у 5-ого атома углерода. Абсолютно зеркальные стереоизомеры называют энантиомерами или антиподами.

Пары же стереоизомеров характеризующиеся одинаковым пространственным расположением заместителей у одних асимметрических атомов углерода и взаимно противоположным у других (рис. 7.2), называются диастереоизомерами, а само явление носит название диастереоизомерии. Например, L-глюкоза и D-глюкоза являются энантиомерами, а D-глюкоза, D-галактоза и D-манноза являются диастереоизомерами.

Рис. 7.2. Изображение диастереоизомеров в ряду альдогексоз.
Показано, что D-глюкоза и D-манноза отличаются различной конфигурацией заместителей у 2-го атома углерода, а D-глюкоза и D-галактоза имеют разную конфигурацию у 4-го атома углерода

Стереоизомеры не отличаются по своим химическим свойствам, но отличаются по биологическому действию (биологической активности). Большая часть моносахаридов в организме млекопитающих относится к D-ряду – именно к этой конфигурации специфичны ферменты, ответственные за их метаболизм. В частности D-глюкоза воспринимается как сладкое вещество, благодаря способности взаимодействовать с вкусовыми рецепторами языка, в то время как L-глюкоза безвкусна, поскольку ее конфигурация не воспринимается вкусовыми рецепторами.

Смеси D- и L-стереоизомеров называют рацемическими смесями, или рацематом. Такие DL-смеси лишены способности поворачивать плоскость поляризации пучка плоскополяризованного света.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: