Geksoza - Hexose

D.-Glyukoza.
D.-Fruktoza.
Ikkita muhim geksoza Fischerning proektsiyasi.

Yilda kimyo, a geksoza a monosaxarid (oddiy shakar) oltitasi bilan uglerod atomlar[1][2] Barcha geksozalarning kimyoviy formulasi C ga teng6H12O6va ularning molekulyar og'irlik 180,156 g / mol ni tashkil qiladi.[3]

Geksozalar suvli eritmalarda osonlikcha bir-biriga aylanadigan ochiq zanjirli yoki tsiklik shaklda mavjud.[4] Odatda eritmalarda qulay bo'lgan geksozaning ochiq zanjirli shakli umumiy tuzilishga ega H - (CHOH)n−1–C (= O) - (CHOH)4−n–H, qaerda n 1, 2 yoki 3 ga teng, ya'ni uglerodlarning beshtasida bitta bor gidroksil funktsional guruh (–OH) har biri, a bilan bog'langan yagona bog'lash, va bitta okso guruhiga ega (= O), a hosil qiladi karbonil guruh (C = O). Uglerod atomlarining qolgan bog'lanishlari ettita bilan qondiriladi vodorod atomlar Uglerodlar odatda karbonilga eng yaqin uchidan boshlab 1 dan 6 gacha raqamlanadi.

Geksozalar juda muhimdir biokimyo, ikkalasi ham ajratilgan molekulalar sifatida (masalan glyukoza va fruktoza ) va boshqa birikmalarning qurilish bloklari sifatida kraxmal, tsellyuloza va glikozidlar. Geksozalar hosil bo'lishi mumkin dixeksoza (kabi) saxaroza ) 1,6- ga teng bo'lgan kondensatlanish reaktsiyasi bilanglikozid birikmasi.

Karbonil 1 holatida bo'lganda, an hosil bo'ladi formil guruhi (–CH = O), shakar an deyiladi aldogeksoza, maxsus holat aldoz. Aks holda, karbonil holati 2 yoki 3 bo'lsa, shakar a ning hosilasi hisoblanadi keton, va deyiladi ketoheksoza, maxsus holat ketoz; xususan, an n-ketogeksoza.[1][2] Ammo 3-ketogeksozalar tabiatda kuzatilmagan va ularni sintez qilish qiyin;[5] shuning uchun "ketoheksoza" atamasi odatda 2-ketogeksozani anglatadi.

Chiziqli shaklda 16 aldogeksozalar va sakkizta 2-ketogeksozalar, stereoizomerlar gidroksil guruhlarining fazoviy holatida farq qiladi. Ushbu turlar juftlikda uchraydi optik izomerlar. Har bir juftning odatiy nomi bor (masalan, "glyukoza" yoki "fruktoza") va ikkita a'zo "D.- "yoki"L- ", 5-pozitsiyadagi gidroksilning yoki yo'qligiga qarab Fischerning proektsiyasi molekulaning o'qi mos ravishda o'ngdan yoki chapdan. Ushbu yorliqlar belgidan mustaqil optik faollik izomerlarning Umuman olganda, ikkita enantiomerdan faqat bittasi tabiiy ravishda uchraydi (masalan, D.-glyukoza) va bo'lishi mumkin metabolizmga uchragan hayvonlar tomonidan yoki fermentlangan tomonidan xamirturushlar.

"Geksoza" atamasi ba'zida o'z ichiga oladi deoksixeksalar, kabi fukoza va ramnoz: umumiy formulali birikmalar C
6H
12O
6-y bir yoki bir nechta gidroksil guruhlarini vodorod atomlari bilan almashtirish orqali geksozalardan olingan deb ta'riflash mumkin.

Tasnifi

Aldoxeksozlar

Aldohexozalar geksozalarning pastki sinfidir, ular chiziqli shaklda uglerod 1 da karbonilga ega bo'lib, aldegid H – C (= O) - (CHOH) tuzilishga ega bo'lgan hosila5–H.[1][2] Eng muhim misol glyukoza.

Lineer shaklda aldoheksoza to'rttaga ega chiral markazlari, bu 16 ta aldegeksoza beradi stereoizomerlar (24), 8 juftdan iborat enantiomerlar. Sakkiztaning chiziqli shakllari D.-aldexeksozlar Fischerning proektsiyasi, bor

Ulardan D.-isomerlar, barchasi bundan mustasno D.-altroza tirik organizmlarda uchraydi, ammo faqat uchtasi keng tarqalgan: D.- glyukoza, D.-galaktoza va D.-manoz. The L-izomerlar umuman tirik organizmlarda mavjud emas; ammo, L-altroza bakteriya shtammlaridan ajratib olingan Butyrivibrio fibrisolvens.[6]

Kimyoviy Emil Fischer aytilgan[iqtibos kerak ] quyidagilarni o'ylab topgan mnemonik 3-bitli ikkilik qatorlar sifatida buyurtma qilinganida chiral markazlari haqidagi konfiguratsiyalarga mos keladigan yuqorida keltirilgan tartibni eslab qolish uchun moslama:

Hammasi altruistlar glsodiq make gum menn gallon tanks.

ga ishora qiladi barchasiose, altrose, glucose, maburun burun, guyo'qotish, mendoza, galaktose, tayo'qotish.

Ushbu tartibda chizilgan bo'lsa, Fischerning proektsiyalari D.-aldoeksozlarni 3 xonali bilan aniqlash mumkin ikkilik raqamlar 0 dan 7 gacha, ya'ni 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111. uchta bitlar, chapdan o'ngga, mos ravishda 4, 3 va 2 uglerodlaridagi gidroksillarning holatini ko'rsating: agar bit qiymati 0 ga teng bo'lsa, o'ngga, agar qiymati 1 bo'lsa, chapga.

Sakkiz kishining Fischer diagrammasi L-aldoeksozalar mos keladigan oynali tasvirlardir D.-izomerlar; barcha gidoksillarni teskari yo'naltirish bilan, shu jumladan uglerod 5 da.

Ketoxeksozlar

Ketogeksoza - bu a keton tarkibida geksoza[1][2][7] Biologik jihatdan eng muhim misol fruktoza.

Lineer shaklda 2-ketogeksozlar uchta xiral markazga ega va shuning uchun sakkizta stereoizomer bo'lishi mumkin (23) to'rtta enantiomerni o'z ichiga oladi. To'rt D.- izomerlar:

Tegishli L shakllari teskari yo'naltirilgan uglerodlar 3, 4 va 5 da gidroksillarga ega. Muqobil uslubdagi sakkiz izomerni aredepikatsiyasi ostida:

3-ketogeksozlar

Nazariy jihatdan ketogeksozalarga karbonil 3 holatida bo'lgan 3-ketogeksozalar ham kiradi; ya'ni H– (CHOH)2–C (= O) - (CHOH)3–H. Biroq, bu birikmalar tabiatda paydo bo'lishi ma'lum emas va ularni sintez qilish qiyin.[5]

1897 yilda an fermentatsiyasiz fruktoza bilan davolash natijasida olingan mahsulot asoslar, jumladan qo'rg'oshin (II) gidroksidi, ism berilgan glyutoza va 3-ketogeksoz ekanligi da'vo qilingan.[12][13] Biroq, keyingi tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, modda boshqa har xil birikmalar aralashmasi bo'lgan.[13][14]

3-ketogeksozaning aniq sintezi va izolatsiyasi, ksilo-3-geksuloza, juda murakkab marshrut orqali, birinchi marta 1961 yilda xabar qilingan G. Yuen va J. Sugihara.[5]

Tsiklik shakllar

Besh yoki undan ko'p uglerodli ko'p monosaxaridlar singari, har bir aldegeksoza yoki 2-ketogeksoza ham bir yoki bir nechta tsiklik (yopiq zanjirli) shakllarda mavjud bo'lib, ular zanjirli shakldan ichki qayta tashkil etish karbonil guruhi va gidroksil guruhlaridan biri o'rtasida.

Reaksiya natijasida = O guruhi gidroksilga, gidroksil esa anga aylanadi efir ko'prigi (–O–) ikki uglerod atomlari orasida, shunday qilib bitta bilan halqa hosil qiladi kislorod atom va to'rt yoki beshta uglerod.

Agar tsikl beshta uglerod atomiga ega bo'lsa (jami oltita atom), yopiq shakl a deb ataladi piranoza, keyin tsiklik efir tetrahidropiran, bir xil uzukka ega. Agar tsikl to'rtta uglerod atomiga ega bo'lsa (jami beshta), shakl deyiladi furanoza birikmadan keyin tetrahidrofuran.[4] Yopiq shakldagi uglerodlarning an'anaviy raqamlanishi ochiq zanjir shaklida bo'lgani kabi.

Agar shakar aldogeksoza bo'lsa, karbonil 1 holatidadir, reaktsiya uglerod 4 yoki uglerod 5 ustidagi gidroksilni o'z ichiga olishi mumkin. yarim asetal navbati bilan besh yoki olti a'zoli uzuk bilan. Agar shakar 2-ketogeksoz bo'lsa, u faqat uglerod 5 tarkibidagi gidroksilni o'z ichiga olishi mumkin va hemiketal besh kishilik uzuk bilan.

Yopish karboksil uglerodni a ga aylantiradi chiral markazi, bu yangi gidroksilning holatiga qarab har ikkala konfiguratsiyaga ega bo'lishi mumkin. Shuning uchun har bir geksoza chiziqli shaklda "a" va "b" prefikslari bilan aniqlangan ikkita alohida yopiq shaklni hosil qilishi mumkin.

a-D.-Glukopiranoza.
β-D.-Glukopiranoza.
a-D.- fruktofuranoza.
β-D.- fruktofuranoza.
Ning yopiq shakllari D.-glyukoza va D.- fruktoza, ichida Haworth proektsiyasi.

1926 yildan beri ma'lumki, kristalli qattiq holatdagi geksozalar tsiklik shaklni oladi. Enantiomer bo'lmagan "a" va "b" shakllari odatda alohida turlar sifatida alohida kristallanadi. Masalan, D.-glyukoza ega bo'lgan a kristalini hosil qiladi o'ziga xos aylanish + 112 ° va erish nuqtasi 146 ° C, shuningdek + 19 ° o'ziga xos aylanishi va 150 ° C erish nuqtasi bo'lgan β kristal.[4]

Chiziqli shakl kristallashmaydi va suv eritmalarida ozgina miqdorda bo'ladi, bu erda u yopiq shakllar bilan muvozanatda bo'ladi.[4] Shunga qaramay, u yopiq shakllar orasidagi oraliq bosqich sifatida muhim rol o'ynaydi.

Xususan, "a" va "b" shakllari bir-biriga aylanib, zanjirli shaklga qaytib, keyin teskari konfiguratsiyaga yopilishi mumkin. Ushbu jarayon deyiladi mutarotatsiya.

Kimyoviy xususiyatlari

Barcha geksozalar bir-biriga o'xshash tuzilishga ega va ba'zi umumiy xususiyatlarga ega bo'lishiga qaramay, har bir enantiomer jufti o'ziga xos kimyoga ega. Fruktoza suvda, spirtda va efirda eriydi.[9] Har bir juftning ikkita enantiomeri umuman turli xil biologik xususiyatlarga ega.

2-ketogeksozalar keng pH oralig'ida barqaror va birlamchi p ga egaKa 10.28 dan faqat pH yuqori darajasida deprotonatsiyalanadi, shuning uchun nisbatan past darajada barqaror bo'ladi aldogeksozalar eritmada.

Tabiiy vujudga kelishi va ishlatilishi

Biyokimyada eng muhim bo'lgan aldogeksoza D.-glyukoza, ko'plab tirik organizmlarda metabolizm uchun asosiy "yoqilg'i" hisoblanadi.

2-ketogeksozlar psikoz, fruktoza va tagatoz sifatida tabiiy ravishda sodir bo'ladi D.- izomerlar sorboza kabi tabiiy ravishda paydo bo'ladi L-isomer.

D.-Sorboza odatda tijorat sintezida ishlatiladi askorbin kislotasi.[10] D.-Tagatoza - oz miqdordagi oziq-ovqat mahsulotlarida uchraydigan noyob tabiiy ketoheksoza.[11] D.-Fruktoza ko'plab mevalarning shirin ta'mi uchun javobgardir va uning tarkibiy qismi hisoblanadi saxaroza, oddiy shakar.

Deoksixeksalar

"Geksoza" atamasi ba'zida bir yoki bir nechtasiga ega bo'lgan deoksialdoheksozalarni kiritish uchun ishlatilishi mumkin gidroksillar (–OH) bilan almashtirildi vodorod atomlari (–H). U ota-heksoza deb nomlangan va "x-deoxy- ", x ta'sirlangan gidroksil bilan uglerodni ko'rsatib beradi. Biologik qiziqishning ba'zi bir misollari

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

  1. ^ a b v d Bube K. Lindhorst (2007). Uglevodlar kimyosi va biokimyo asoslari (1 nashr). Vili-VCH. ISBN  3-527-31528-4.
  2. ^ a b v d John F. Robyt (1997). Uglevodlar kimyosi asoslari (1 nashr). Springer. ISBN  0-387-94951-8.
  3. ^ Pubchem. "D.-Sikoz ". pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. Olingan 2018-04-26.
  4. ^ a b v d Robert Tornton Morrison va Robert Nilson Boyd (1998): Organik kimyo, 6-nashr. ISBN  9780138924645
  5. ^ a b v Jorj U. Yuen va Jeyms M. Sugihara (1961): "". Organik kimyo jurnali, 26-jild, 5-son, 1598-1601-betlar. doi:10.1021 / jo01064a070
  6. ^ AQSh patent 4966845, Suyakka; Robert J., "Mikrobial ishlab chiqarish L-altrose ", 1990-10-30 yillarda chiqarilgan, Amerika Qo'shma Shtatlari hukumati, qishloq xo'jaligi vaziri 
  7. ^ Milton Orchin, tahrir. (1980). Organik kimyo lug'ati. Vili. ISBN  978-0-471-04491-8.
  8. ^ Pubchem. "D.-Sikoz ". pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. Olingan 2018-04-26.
  9. ^ a b Pubchem. "Fruktoza". pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. Olingan 2018-04-26.
  10. ^ a b Pubchem. "Sorbose, D.-". pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. Olingan 2018-04-26.
  11. ^ a b Pubchem. "Tagatoz". pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. Olingan 2018-04-26.
  12. ^ C. A. Lobri de Bryuyn va V. Alberda van Ekenshteyn (1897): "Action des alcalis sur les sucres. VI: La glutose et la pseudo-fruktoza". Recueil des Travaux Chimiques des Pays-Bas et de la Belgique, 16-jild, 9-son, 274-281-betlar. doi:10.1002 / recl.18970160903
  13. ^ a b Jorj L. Klark, Xang Kao, Lui Sattler va F. V. Zerban (1949): "Glutozaning kimyoviy tabiati". Sanoat va muhandislik kimyosi, 41-jild, 3-son, 530-533 betlar. doi:10.1021 / ya'ni50471a020
  14. ^ Akira Sera (1962): "Oddiy shakarlarning kimyoviy parchalanishi bo'yicha tadqiqotlar. XIII. Glyutoza (3-ketogeksoz) deb ataladigan moddalarni ajratish". Yaponiya kimyo jamiyati byulleteni, 35-jild, 12-son, 2031-2033 betlar. doi:10.1246 / bcsj.35.2031