Características e exemplos do carbono anomérico

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Charles McCarthy

O carbono anomérico é um estereocentro presente nas estruturas cíclicas dos carboidratos (mono ou polissacarídeos). Por ser um estereocentro, mais precisamente um epímero, dele derivam dois diastereoisômeros, designados pelas letras α e β; estes são os anômeros e fazem parte da extensa nomenclatura do mundo dos açúcares.

Cada anômero, α ou β, difere na posição do grupo OH do carbono anomérico em relação ao anel; mas em ambos o carbono anomérico é o mesmo e está localizado no mesmo lugar na molécula. Anômeros são hemiacetais cíclicos, produto de uma reação intramolecular na cadeia aberta de açúcares; se aldoses (aldeídos) ou cetoses (cetonas).

Conformação da cadeira para β-D-glucopiranose. Fonte: Commons Wikimedia.

A imagem superior mostra a conformação da cadeira para β-D-glucopiranose. Como pode ser visto, ele consiste em um anel de seis membros, incluindo um átomo de oxigênio entre os carbonos 5 e 1; o último, ou melhor, o primeiro, é o carbono anomérico, que forma duas ligações simples com dois átomos de oxigênio.

Se você olhar de perto, o grupo OH ligado ao carbono 1 está orientado acima do anel hexagonal, assim como o grupo CHdoisOH (carbono 6). Este é o anômero β. Já o anômero α diferiria apenas neste grupo OH, que estaria localizado abaixo do anel, como se fosse um diastereoisômero trans..

Índice do artigo

  • 1 hemicetais
    • 1.1 Hemiacetal cíclico
  • 2 Características do carbono anomérico e como reconhecê-lo
  • 3 exemplos
    • 3.1 Exemplo 1
    • 3.2 Exemplo 2
    • 3.3 Exemplo 3
  • 4 referências

Hemicetais

É necessário aprofundar um pouco mais no conceito de hemiacetais para melhor compreender e distinguir o carbono anomérico. Os hemicetais são o produto de uma reação química entre um álcool e um aldeído (aldoses) ou uma cetona (cetoses).

Esta reação pode ser representada pela seguinte equação química geral:

ROH + R'CHO => ROCH (OH) R '

Como pode ser visto, um álcool reage com um aldeído para formar o hemiacetal. O que aconteceria se R e R 'pertencessem à mesma cadeia? Nesse caso, você teria um hemiacetal cíclico, e a única maneira possível de se formar é que ambos os grupos funcionais, -OH e -CHO, estejam presentes na estrutura molecular..

Além disso, a estrutura deve ser constituída por uma cadeia flexível, e com ligações capazes de facilitar o ataque nucleofílico do OH ao carbono carbonílico do grupo CHO. Quando isso acontece, a estrutura se fecha em um anel de cinco ou seis membros..

Hemiacetal cíclico

Formação hemiacetal cíclica. Fonte: Alejandro Porto [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

Um exemplo da formação de um hemiacetal cíclico para monossacarídeo de glicose é mostrado na imagem acima. Pode ser visto como consistindo de uma aldose, com um grupo aldeído CHO (carbono 1). Este é atacado pelo grupo OH do carbono 5, conforme indicado pela seta vermelha.

A estrutura passa de uma cadeia aberta (glicose), a um anel pirano (glicopiranose). A princípio, pode não haver relação entre essa reação e a que acabamos de explicar para o hemiacetal; mas se você olhar cuidadosamente para o anel, especificamente na seção C5-O-C1(OH) -Cdois, será apreciado que isto corresponde ao esqueleto esperado para um hemiacetal.

Os carbonos 5 e 2 passam a representar R e R 'da equação geral, respectivamente. Como fazem parte da mesma estrutura, é então um hemiacetal cíclico (e o anel é suficiente para ficar evidente).

Características do carbono anomérico e como reconhecê-lo

Onde está o carbono anomérico? Na glicose, este é o grupo CHO, que pode sofrer ataque nucleofílico por OH de baixo ou de cima. Dependendo da orientação do ataque, dois anômeros diferentes são formados: α e β, como já mencionado..

Portanto, uma primeira característica que este carbono possui é que na cadeia aberta do açúcar é aquele que sofre o ataque nucleofílico; ou seja, é o grupo CHO, para as aldoses, ou o grupo RdoisC = O, para cetoses. No entanto, uma vez que o hemiacetal ou anel cíclico é formado, esse carbono pode parecer ter desaparecido..

É aqui que existem outras características mais específicas para localizá-lo em qualquer anel pirano ou furanose de todos os carboidratos:

-O carbono anomérico está sempre à direita ou esquerda do átomo de oxigênio que compõe o anel.

-Mais importante ainda, está ligado não só a este átomo de oxigênio, mas também ao grupo OH, vindo de CHO ou RdoisC = O.

-É assimétrico, ou seja, possui quatro substituintes diferentes.

Com essas quatro características, é fácil reconhecer o carbono anomérico observando qualquer "estrutura doce".

Exemplos

Exemplo 1

β-D-frutofuranose. Fonte: NEUROtiker (talk • contribs) [domínio público]

Acima está β-D-frutofuranose, um hemiacetal cíclico com um anel de cinco membros..

Para identificar o carbono anomérico, você deve primeiro olhar para os carbonos nos lados esquerdo e direito do átomo de oxigênio que compõe o anel. Então, aquele que está ligado ao grupo OH é o carbono anomérico; que, neste caso, já está circulado em vermelho.

Este é o anômero β porque o OH do carbono anomérico está acima do anel, assim como o grupo CHdoisOh.

Exemplo 2

Sacarose. Fonte: NEUROtiker via Wikipedia.

Agora, tentamos explicar quais são os carbonos anoméricos na estrutura da sacarose. Como pode ser visto, ele consiste em dois monossacarídeos covalentemente ligados por uma ligação glicosídica, -O-.

O anel da direita é exatamente o mesmo que acabamos de mencionar: β-D-frutofuranose, só que “virado” para a esquerda. O carbono anomérico permanece o mesmo do caso anterior e atende a todas as características que dele seriam esperadas.

Por outro lado, o anel à esquerda é α-D-glucopiranose.

Repetindo o mesmo procedimento de reconhecimento de carbono anomérico, olhando para os dois carbonos do lado esquerdo e direito do átomo de oxigênio, verifica-se que o carbono direito é aquele que está ligado ao grupo OH; que participa da ligação glicosídica.

Portanto, ambos os carbonos anoméricos são conectados pela ligação -O- e, portanto, eles estão incluídos em círculos vermelhos..

Exemplo 3

Celulose. Fonte: NEUROtiker [domínio público]

Por fim, propõe-se identificar os carbonos anoméricos de duas unidades de glicose na celulose. Novamente, os carbonos ao redor do oxigênio dentro do anel são observados, e é descoberto que no anel de glicose à esquerda o carbono anomérico participa da ligação glicosídica (dentro do círculo vermelho).

No anel de glicose à direita, entretanto, o carbono anomérico está à direita do oxigênio e é facilmente identificado porque está ligado ao oxigênio da ligação glicosídica. Assim, ambos os carbonos anoméricos são totalmente identificados.

Referências

  1. Morrison, R. T. e Boyd, R, N. (1987). Quimica Organica. 5ta Edição. Editorial Addison-Wesley Interamericana.
  2. Carey F. (2008). Quimica Organica. (Sexta edição). Mc Graw Hill.
  3. Graham Solomons T.W., Craig B. Fryhle. (2011). Química orgânica. Aminas. (10º edição.). Wiley plus.
  4. Rendina G. (1974). Técnicas de bioquímica aplicada. Interamericana, México.
  5. Chang S. (s.f.). Um guia para o carbono anomérico: o que é um carbono anomérico? [PDF]. Recuperado de: chem.ucla.edu
  6. Gunawardena G. (13 de março de 2018). Carvão anomérico. Chemistry LibreTexts. Recuperado de: chem.libretexts.org
  7. Foist L. (2019). Carbono anomérico: definição e visão geral. Estudar. Recuperado de: study.com

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