Ассиметричный атом углерода

 Все моносахариды содержат асимметричные атомы углерода: альдотриозы – один центр асимметрии, альдотетрозы – 2, альдопентозы – 3, альдогексозы – 4 и т.д. Кетозы содержат на один асимметричный атом меньше, чем альдозы с тем же числом углеродных атомов. Следовательно, кетотриоза диоксиацетон не содержит асимметричных атомов углерода. Все остальныемоносахариды могут существовать в виде различных стереоизомеров.

Общее число стереоизомеров для любого моносахарида выражается формулой N = 2ⁿ, где N – числостереоизомеров, а n – число асимметричных атомов углерода. Как отмечалось, глицеральдегид содержит только один асимметричный атом углерода и поэтому может существовать в виде двух различныхстереоизомеров.

Изомер глицеральдегида, у которого при проекции модели на плоскость ОН-группа у асимметричного атомауглерода расположена с правой стороны, принято считать D-глицеральдегидом, а зеркальное отражение – L-глицеральдегидом:

D-глицериновый L-глицериновый

Альдегид альдегид

Альдогексозы содержат четыре асимметричных атома углерода и могут существовать в виде 16 стереоизомеров (2⁴), представителем которых является, например, глюкоза. Для альдопентоз и альдотетроз число сте-реоизомеров равно соответственно 2³ = 8 и 2² = 4.

Известно, что природные моносахариды обладают оптической активностью. Способность вращать плоскость поляризованного луча света – одна из важнейших особенностей веществ (в том числе моносахаридов),молекулы которых имеют асимметричный атом углерода или асимметричны в целом. Свойство вращать плоскость поляризованного луча вправо обозначают знаком плюс (+), а в противоположную сторону – знаком минус (–). Так, D-глицеральдегид вращает плоскость поляризованного луча вправо, т. е. D-глицеральдегид является D(+)-альдотриозой, а L-гли-церальдегид – L(–)-альдотриозой. Однако направление угла вращения поляризованного луча, которое определяется асимметрией молекулы в целом, заранее непредсказуемо.Моносахариды, относящиеся по стереохимической конфигурации к D-ряду, могут быть левовращающими. Так, обычная форма глюкозы, встречающаяся в природе, является правовращающей, а обычная формафруктозы – левовращающей.

Мутаротация

Все монозы в кристаллическом состоянии имеют циклическое строение (α- или β-аномера). При растворении в воде циклический полуацеталь разрушается, превращаясь в линейную форму. Линейная форма, в свою очередь циклизуется, образуя α- и β-циклы. Линейная и обе циклические формы взаимно превращаются и находятся в состоянии динамического равновесия, то есть являются таутомерами, отсюда термин – цикло-цепная таутомерия (или аномеризация – превращение α- или β-аномера через линейную (оксо) форму). Внешним проявлением этого процесса является мутаротация – изменение с течением времени удельного угла вращения плоскости поляризации свежеприготовленных растворов моноз (и восстанавливающих биоз) до некоторой постоянной величины. , кристаллизуется при растворении в воде чистой α-D-глюкозы (+112,2 абсолютного спирта или воды) в растворе появляются молекулы открытой оксо- формы, а из неё обе циклические формы: α- и β-аномеры. Постепенно, по мере прохождения этих превращений содержание α-изомера будет уменьшаться, а количество β – увеличиваться, до наступления равновесия. Внешним проявлением этого процесса является постепенное уменьшение угла вращения 7 плоскополяризованного света свежеприготовленного раствора α-D-глюкозы с по мере стояния раствора (мутаротация α-D-глюкозы до +52,5+112,2 С). По аналогии при растворении β-формы заканчивается через 172 мин. при 40 имеет место увеличение [α]. Положение равновесия не зависит от исходной таутомерной формы сахара, а зависит от структуры и стереохимии моносахарида, выбранного растворителя и температур