Пространственная или стереоизомерия моносахаридов

Все моносахариды, за исключением диоксиацетона, содержат асимметрические атомы углерода. Конфигурация таких атомов в пространстве может быть различной и, в результате, моносахариды могут существовать в двух изомерных формах. Разберём образование таких изомеров на примере самой простой молекулы углевода – глицеринового альдегида.

 

Пространственная конфигурация глицеринового

Альдегида

  

 

D-изомеры – гидроксил асимметрического углерода расположен справа от вертикальной цепи; L-изомеры – гидроксил расположен слева от вертикальной цепи

2 изомерные молекулы глицеринового альдегида, являющиеся зеркальным отражением друг друга

Рис. 2-2. Стереоизомеры глицеринового альдегида

 

Все природные углеводы относятся к D-ряду.

Моносахариды с числом углеродов в цепи больше трёх, содержат больше одного асимметрического углерода. Поэтому у них количество изомеров увеличивается. Определить, сколько изомеров возможно для конкретного моносахарида, можно по формуле: число изомеров = 2ⁿ, где n – число асимметрических атомов углерода в молекуле.

Разберём это на примере пентозы-альдозы.

 

 

Всего изомеров: 23 = 8

 

Для каждого из восьми изомеров только один из всех будет зеркальным отображением (различаются по конфигурации всех асимметрических углеродов). Такие зеркальные изомеры называют «энантиомеры». Остальные 6 изомеров для него будут диастереомерами, они отличаются друг от друга по конфигурации не всех асимметрических углеродов. Всего будет 4 пары зеркальных изомеров.

Например, изомеры пентозы:

 

Конфигурация последнего асимметрического углерода определяет принадлежность изомера к D- или L-ряду.

Рис. 2-3. Стереоизомеры пентозы

Основные изомеры гексоз в живых клетках:

Рис. 2-4. Стереоизомеры гексозы

 

Оптическая активность моносахаридов

Соединения, молекулы которых содержат асимметрические углероды, обладают свойством оптической активности. Это свойство проявляется в том, что кристаллы, или растворы таких веществ могут поворачивать плоскость плоско-поляризованного луча света вправо или влево на определённый угол (это определяют экспериментальным путём) (рис. 2-5).

Энантиомеры поворачивают плоскость поляризации луча света на одинаковый, но противоположный угол: один изомер – вправо, другой – влево. Диастереомеры различаются по оптической активности. Все изомеры, обладающие оптической активностью, называют «оптическими».

Рис. 2-5. Проявление оптической активности