Zajímavosti ze světa organické chemie
Deriváty - sacharidy: SOS a Fisherovy vzorce D-aldóz
V tomto článku bude pojednáno nikoliv o konkrétní sloučenině, ale o skupině jako takové. Vlastně spíš půjde o logické vazby a vztahy existující na poli Fisherových vzorců D-aldóz. Jedná se o takovou učební pomůcku, jak odvodit Fisherovy vzorce D-aldóz. Analogická pravidla ovšem platí i v případě D-ketóz. Nenazval bych to patrně jinak než jako pomůcka pro tvoření vzorců některých sacharidů. Vzhled do této problematiky mě totiž fascinoval více, než leckteré jinak zajímavé vlastnosti některých sacharidů.
Aldózy jsou monosacharidy odvozené od glyceraldehydu. Jelikož glyceraldehyd má opticky aktivní uhlík (C2), mohou existovat jeho dvě formy a to buď (S)- nebo (R)-glyceraldehyd. Ve Fisherově vzorci je absolutní konfigurace (S)- zakreslena s hydroxylovou skupinou vlevo (odtud pak L-glyceraldehyd), u (R)- konfigurace pak napravo (D-glyceraldehyd). Od konfigurace glyceraldehydu vychází i konfigurace aldózy, jež mají v součtu více než tři uhlíky. Pokud je na posledním chirálním uhlíku dané aldózy stejná konfigurace jako má (R)-glyceraldehyd (neboli D-glyceraldehyd), pak se jedná o D-aldózu a naopak. Právě D-aldózy jsou pro nás nejzajímavější, jelikož oproti svým L-formám jsou v přírodě mnohem rozšířenější. Odvozovací ,,strom“ jednotlivých D-aldóz je uveden na obrázku.
Z výše uvedené pyramidy postupného odvozování lze vysledovat relativně zřejmé, ovšem neopomenutelné logické závislosti ve smyslu orientace hydroxylových skupin na opticky aktivních uhlících vyjma posledního (znovu, ten rozhoduje pouze o tom, zda aldóza bude L- nebo D-).
Relativní umístění hydroxylové skupiny na sledovaných opticky aktivních uhlících (C2 a C3) v případě aldopentóz je shrnuto v tabulce I. Relativita se opírá a vychází z konfigurace na posledním opticky aktivním uhlíku, není zde myšlena relativní (E/Z) konfigurace!
Z tabulky vyplývá, že u D-aldopentóz (v pořadí názvů RAXL) je na uhlíku C2 střídání absolutních konfigurací vztažených relativně k C4 pravidelné (SO, SO), na uhlíku C3 po dvojicích (SS, OO).
Smysl střídání absolutních konfigurací na sledovaných opticky aktivních uhlících (C2-C4) v případě aldohexóz je shrnuto v tabulce II. Opět zdůrazňuji, že relativita se opírá a vychází z konfigurace na posledním opticky aktivním uhlíku, nejedná se o relativní (E/Z) konfiguraci.
Z výše uvedené tabulky vyplývá, že u D-aldohexóz (v pořadí názvů ALL-A-GLU-MA-GUL-I-GA-TA) je na uhlíku C2 střídání absolutních konfigurací vztažených relativně k C4 pravidelné (SO, SO,…), na uhlíku C3 opět po dvojicích (SS, OO,…) a na uhlíku C4 je nejprve čtyřikrát v řadě stejná pozice OH skupiny jako je na C5 a pak čtyřikrát opačná.
Závěr
Jinými slovy pro vytvoření Fisherova vzorce z názvu D-aldopentózy nebo D-aldohexózy a obráceně stačí znát:
- ,,R-A-X-L“ a
- ,,ALL-A-GLU-MA-GUL-I-GA-TA“, což mimochodem zní jako nějaké zaklínadlo ,,alaglumaguligata!“
a vědět, že:
- na uhlíku C4, resp. C5, je OH skupina napravo (jedná se o D),
- dále že první sacharid má vždy všechny OH skupiny orientované stejně jako poslední opticky aktivní uhlík
- a znát příslušné vzory v jednotlivých řádcích (na C2 je SO, na C3 je SSOO a popř. na C4 je 4S a pak 4O).
Znáte-li tato koncepční pravidla, snadno vytvoříte všechny Fisherovy vzorce D-aldopentóz nebo D-aldohexóz z paměti. Sám vím, že vytvořením těchto ,,pouček“ jsem zvládl nejeden test z organiky (resp. těch pár příkladů, kde byla tato znalost potřeba 🙂 ).
U D-ketóz a obecně i L-forem platí analogické vztahy.
Malá poznámka na závěr. Symboly D- a L- se právně píší o 1-2 body menší než okolní písmo. V textu jsou pro jednoduchost při editaci psány o stejné velikosti písma.
Zdroje:
[1] (pouze obrázek) „Borovicka.name,“ [Online]. Available: http://borovicka.name/lib/exe/fetch.php?media=school:fbmi:bbblg:vypisky:aldosy.gif. [Přístup získán 8 6 2013].