و الكربون المصاوغ الكربونيلي هو مركز فراغي موجودة في الهياكل الحلقية من الكربوهيدرات (السكريات أحادية أو). لكونه مركزًا فراغيًا ، وبصورة أدق جهاز epimer ، يتم اشتقاق اثنين من الأيزومرات ثنائية الاتجاه منه ، يتم تحديدهما بواسطة الحرفين α و ؛ هذه هي الشذوذ ، وهي جزء من التسميات الشاملة في عالم السكريات.
يختلف كل أنومر ، α أو β ، في موضع مجموعة OH للكربون الشاذ بالنسبة للحلقة ؛ لكن في كليهما ، يكون الكربون غير المتماثل هو نفسه ، وهو موجود في نفس المكان في الجزيء. الأنومرات هي مركبات نصف دائرية ، نتاج تفاعل داخل الجزيء في السلسلة المفتوحة من السكريات ؛ هي الألدهيدات أو الكيتونات (الكيتونات).
تشكيل كرسي β-D-glucopyranose. المصدر: ويكيميديا كومنز.
تُظهر الصورة العلوية شكل الكرسي لـ β-D-glucopyranose. كما يتضح ، تتكون من حلقة من ستة أعضاء ، بما في ذلك ذرة الأكسجين بين الكربون 5 و 1 ؛ الأخير ، أو بالأحرى السابق ، هو الكربون الشاذ ، والذي يشكل رابطتين مفردة مع ذرتين من الأكسجين.
إذا نظرت عن كثب ، فإن مجموعة OH المرتبطة بالكربون 1 موجهة فوق الحلقة السداسية ، كما هو الحال مع مجموعة CH 2 OH (الكربون 6). هذا هو β anomer. من ناحية أخرى ، قد يختلف شذوذ ألفا فقط في مجموعة OH هذه ، والتي ستكون موجودة أسفل الحلقة ، تمامًا كما لو كان أيزومر ترانس.
Hemiacetals
من الضروري التعمق في مفهوم hemiacetals لفهم وتمييز الكربون الشاذ بشكل أفضل. Hemiacetals هو نتاج تفاعل كيميائي بين الكحول والألدهيد (الألدوز) أو الكيتون (الكيتوز).
يمكن تمثيل هذا التفاعل بالمعادلة الكيميائية العامة التالية:
ROH + R'CHO => ROCH (OH) R '
كما يتضح ، يتفاعل الكحول مع الألدهيد لتشكيل نصف الأسيتال. ماذا سيحدث إذا كان كل من R و R 'ينتميان إلى نفس السلسلة؟ في هذه الحالة ، سيكون لديك نصفي دائري ، والطريقة الوحيدة الممكنة لتشكيله هي أن كلا المجموعتين الوظيفيتين ، -OH و -CHO ، موجودتان في التركيب الجزيئي.
بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن يتكون الهيكل من سلسلة مرنة ، مع روابط قادرة على تسهيل هجوم محبة النواة لـ OH تجاه الكربون الكربوني لمجموعة CHO. عندما يحدث هذا ، يغلق الهيكل في حلقة من خمسة أو ستة أعضاء.
نصفي دوري
تشكيل نصفي دوري. المصدر: أليخاندرو بورتو
يظهر مثال على تكوين نصفي دوري للجلوكوز أحادي السكاريد في الصورة أعلاه. يمكن رؤيته على أنه يتكون من ألدوز ، مع مجموعة ألدهيد CHO (الكربون 1). يتم مهاجمتها من قبل مجموعة OH للكربون 5 ، كما هو موضح بواسطة السهم الأحمر.
ينتقل الهيكل من كونه سلسلة مفتوحة (جلوكوز) ، إلى حلقة هرمية (جلوكوبيرانوز). في البداية ، قد لا تكون هناك علاقة بين رد الفعل هذا والتفاعل الذي تم شرحه للتو من أجل نصفي ؛ ولكن إذا تمت ملاحظة الحلقة بعناية ، وتحديداً في قسم C 5 -OC 1 (OH) -C 2 ، فسيكون موضع تقدير أنها تتوافق مع الهيكل العظمي المتوقع لنصف الأسيتال.
يمثل الكاربونان 5 و 2 R و R 'للمعادلة العامة ، على التوالي. نظرًا لأن هذه جزء من نفس الهيكل ، فهي بالتالي عبارة عن نصف دائري (وتكون الحلقة كافية لتكون واضحة).
خصائص الكربون الشاذ وكيفية التعرف عليه
أين هو الكربون الشاذ؟ في الجلوكوز ، هذه هي مجموعة CHO ، والتي يمكن أن تتعرض لهجوم محبة للأنوية من OH إما أسفل أو أعلى. اعتمادًا على اتجاه الهجوم ، يتم تكوين شاذين مختلفين: α و ، كما ذكرنا سابقًا.
لذلك ، فإن السمة الأولى التي يمتلكها هذا الكربون هي أنه في سلسلة السكر المفتوحة هو الذي يعاني من هجوم محبة النواة ؛ أي مجموعة CHO ، للجرعات ، أو مجموعة R 2 C = O ، للكيتوز. ومع ذلك ، بمجرد تكوين الحلقة أو نصف الدم الدوري ، قد يبدو أن هذا الكربون قد اختفى.
إنه هنا حيث توجد خصائص أخرى أكثر تحديدًا لتحديد موقعها في أي حلقة هرمية أو فيورانوز لجميع الكربوهيدرات:
- يكون الكربون الشاذ دائمًا على يمين أو يسار ذرة الأكسجين التي تشكل الحلقة.
- والأهم من ذلك ، أنها مرتبطة ليس فقط بذرة الأكسجين هذه ، ولكن أيضًا بمجموعة OH ، من CHO أو R 2 C = O.
- إنه غير متماثل ، أي أنه يحتوي على أربعة بدائل مختلفة.
بهذه الخصائص الأربع ، من السهل التعرف على الكربون الشاذ من خلال النظر إلى أي "هيكل حلو".
أمثلة
مثال 1
β-D- الفركتوفورانوز. المصدر: NEUROtiker (نقاش • مساهمات)
أعلاه هو β-D-fructofuranose ، وهو نصفي دوري مع حلقة من خمسة أعضاء.
لتحديد الكربون الشاذ ، يجب أن ننظر أولاً إلى ذرات الكربون الموجودة على الجانب الأيسر والأيمن من ذرة الأكسجين التي تشكل الحلقة. ثم ، الذي يرتبط بمجموعة OH هو الكربون الشاذ ؛ وهو في هذه الحالة محاط بدائرة باللون الأحمر بالفعل.
هذا هو anomer لأن OH للكربون الشاذ أعلى الحلقة ، كما هو الحال مع مجموعة CH 2 OH.
مثال 2
السكروز. المصدر: NEUROtiker عبر ويكيبيديا.
الآن ، نحاول شرح ماهية الكربون غير المألوف في بنية السكروز. كما يمكن رؤيته ، فهو يتكون من اثنين من السكريات الأحادية مرتبطة تساهميًا برابطة جليكوسيدية ، -O-.
الحلقة الموجودة على اليمين هي بالضبط نفس الحلقة التي تم ذكرها للتو: β-D-fructofuranose ، فقط يتم "تدويرها" إلى اليسار. يظل الكربون غير المتماثل كما هو في الحالة السابقة ، ويفي بجميع الخصائص المتوقعة منه.
من ناحية أخرى ، فإن الحلقة الموجودة على اليسار هي α-D-glucopyranose.
بتكرار نفس إجراء التعرف على الكربون غير العادي ، بالنظر إلى الكاربونين على الجانب الأيسر والأيمن من ذرة الأكسجين ، وجد أن الكربون الأيمن هو الذي يرتبط بمجموعة OH ؛ التي تشارك في رابطة الجلوكوزيد.
لذلك ، يتم توصيل كلا الكاربونين الشاذين بواسطة الرابطة -O- ، وبالتالي يتم وضعهما في دوائر حمراء.
مثال 3
السليلوز. المصدر: NEUROtiker
أخيرًا ، يُقترح تحديد الكربونات الشاذة لوحدتي جلوكوز في السليلوز. مرة أخرى ، يتم ملاحظة الكربون حول الأكسجين الموجود داخل الحلقة ، ووجد أنه في حلقة الجلوكوز الموجودة على اليسار ، يشارك الكربون الشاذ في رابطة الجليكوسيد (المحاطة بالدائرة الحمراء).
ومع ذلك ، في حلقة الجلوكوز على اليمين ، يكون الكربون الشاذ على يمين الأكسجين ، ويمكن التعرف عليه بسهولة لأنه مرتبط بأكسجين الرابطة الجليكوسيدية. وبالتالي ، يتم تحديد كل من الكربون غير المألوف بشكل كامل.
المراجع
- موريسون ، آر تي وبويد ، آر ، إن (1987). الكيمياء العضوية. 5 تا الطبعة. افتتاحية أديسون ويسلي Interamericana.
- كاري ف. (2008). الكيمياء العضوية. (الطبعة السادسة). ماك جراو هيل.
- غراهام سولومونز تي دبليو ، كريج ب. فريهل. (2011). الكيمياء العضوية. الأمينات. (الطبعة العاشرة). وايلي بلس.
- ريندينا ج. (1974). تقنيات الكيمياء الحيوية التطبيقية. انتراميركانا ، المكسيك.
- تشانغ س. (بدون تاريخ). دليل للكربون الشاذ: ما هو الكربون الشاذ؟. تم الاسترجاع من: chem.ucla.edu
- Gunawardena G. (13 مارس 2018). فحم شاذ. الكيمياء LibreTexts. تم الاسترجاع من: chem.libretexts.org
- Foist L. (2019). Anomeric Carbon: التعريف والنظرة العامة. دراسة. تم الاسترجاع من: study.com