吡喃糖

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吡喃糖是具有化学结构的糖类的统称,包括一个由五个碳原子和一个氧原子组成的六元环。环外还可能有其他碳原子。这个名字来自于它与氧杂环吡喃的相似性,但吡喃糖环没有双键。吡喃糖中C(l)处的异构羟基已转化为OR基,被称为吡喃糖。 吡喃糖环是由糖的碳5(C-5)上的羟基与碳1的醛反应形成的。这形成一个分子内半缩醛。如果是在C-4羟基和醛之间反应,则形成呋喃糖。吡喃糖形式在热力学上比呋喃糖形式更稳定,这可以从...

什么是吡喃糖

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吡喃糖是具有化学结构糖类的统称,包括一个由五个碳原子和一个氧原子组成的六元环。环外还可能有其他碳原子。这个名字来自于它与氧杂环吡喃的相似性,但吡喃糖环没有双键。吡喃糖中C(l)处的异构羟基已转化为OR基,被称为吡喃糖。

吡喃糖的形成

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吡喃糖环是由糖的碳5(C-5)上的羟基与碳1的醛反应形成的。这形成一个分子内半缩醛。如果是在C-4羟基和醛之间反应,则形成呋喃糖。吡喃糖形式在热力学上比呋喃糖形式更稳定,这可以从这两种环状形式在溶液中的分布看出。

吡喃糖的历史

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赫尔曼-埃米尔-费舍尔因其在确定D-醛基己糖结构方面的工作而获得诺贝尔化学奖(1902)。然而,费舍尔提出的线性、游离甲醛结构只占己糖在溶液中采取的形式的很小一部分。正是沃尔特-霍沃斯研究小组中的埃德蒙-赫斯特和克利福德-珀维斯最终确定,六糖优先形成一个吡喃糖,或六元环。哈沃斯将这个环画成了一个扁平的六边形,环的平面上方和下方都有基团,这就是哈沃斯投影法。

当Sponsler和Dore(1926)意识到Sachse对六元环的数学处理可以应用于他们的纤维素X射线结构时,对吡喃糖环的构象有了进一步的完善。他们确定,吡喃糖环是起皱的,以使环上所有的碳原子都具有接近理想的四面体几何结构。

这种褶皱导致了总共38种不同的基本吡喃糖构象。2个椅子型、6个船型、6个斜船型、12个半椅子型和12个封套型。

这些构象可以相互转换;然而,每种形式可能有非常不同的相对能量,所以可能存在着相互转换的重大障碍。这些构象的能量可以通过量子力学计算出来;给出了一个可能的吡喃葡萄糖相互转化的例子。

吡喃糖环的构象在表面上与环己烷环的构象相似。然而,吡喃糖的特殊命名法包括提及环上的氧,而且环上的羟基的存在对其构象的偏好有明显的影响。吡喃糖环也有特定的构象和立体化学效应。

命名法

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要命名吡喃糖的构象,首先要确定构象体。常见的构象与环己烷发现的构象相似,这些构象构成了名称的基础。常见的构象有椅形(C)、舟形(B)、斜形(S)、半椅形(H)或包络形(E)。然后对环状原子进行编号;异构体,或半缩醛,碳总是1。一般来说,结构中的氧原子是指它们在无环形式中所连接的碳原子,并指定为O,然后。

确定环的位置,如果从顶面看,原子是按顺时针方向编号的。 在椅式构象和斜式构象中,应该选择参考平面。在椅形构象中,参考平面的选择应使最低编号的原子(通常是 C-1)处于外侧。在倾斜构象中,该平面包含三个相邻的原子和一个其他的原子,其中编号最低的原子为外侧。 平面以上的原子写在构象标签之前,作为上标 平面以下的原子写在构象标签之后,作为下标 核磁共振谱学 如上图中的相对结构能量所示,椅子结构是最稳定的碳水化合物形式。这种相对确定和稳定的构象意味着吡喃糖环的原子以相对恒定的角度相互保持。碳水化合物核磁共振利用这些二面角来确定环周围每个羟基的配置。

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  1. 什么是吡喃糖
  2. 吡喃糖的形成
  3. 吡喃糖的历史
  4. 命名法

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