2. Моносахариды

2.1 Стереоизомерия. Конфигурация и генетические ряды

Как указывалось выше, альдозы по числу атомов углерода в них делятся на триозы, тетрозы, пентозы и гексозы, состав и строение которых могут быть выражены следующими струк­турными формулами:

Все альдозы содержат асимметрические атомы углерода и существуют в виде нескольких оптических изомеров. Общее число изомеров N может быть определено по формуле Фишера: N = 2ⁿ, где п — число асимметрических атомов углерода.

Таким образом, две (2¹) триозы составляют одну пару анти­подов, четыре (2²) тетрозы — две пары, восемь (2³) пентоз — четыре пары, шестнадцать (2⁴) гексоз — восемь пар антиподов, которые относятся к двум рядам: правому (D-ряд) и левому (L-ряд).

Кетозы являются изомерами альдоз с тем же числом угле­родных атомов и также подразделяются на тетрозы, пентозы, гексозы и т. д. Их состав и строение выражаются общими фор­мулами:

Кетозы содержат на один асимметрический атом меньше, чем соответствующие им альдозы, и поэтому имеют меньшее число оптических изомеров. А именно: кетотетрозы — 2, кетопентозы — 2² = 4, кетогексозы — 2³ = 8 и т. д. Оптические изо­меры кетоз, так же как и альдоз, относят к двум рядам: правому (D-ряд) и левому (L-ряд).

Представить себе пространственное строение оптических изомеров альдоз удобнее всего, если выводить их из глицери­нового альдегида. Он существует в виде двух антиподов (см. схему 1):

Принадлежность моносахарида к тому или иному генетическому ряду определяется по конфигурации его последнего (считая от альдегидной группы) асимметрического атома угле­рода. Если она соответствует конфигурации D-глицеринового альдегида, т. е. если гидроксил стоит справа, то моноза отно­сится к D-ряду. Если же гидроксил стоит слева и конфигурация последнего асимметрического атома монозы соответствует L-глицериновому альдегиду, ее относят к L-ряду.

Принадлежность моносахарида к D - или L -ряду указывает только на то, что он может быть получен (формально) из D - или L -глицеринового альдегида. Направление вращения раствора­ми моносахаридов плоскополяризованного луча света зависит от конфигурации всех асимметрических атомов. Поэтому при­нято конфигурацию моноз, т. е. принадлежность к тому или иному генетическому ряду, обозначать большими буквами, со­ответственно D и L, а направление вращения — знаками: (+) — вправо и (-) — влево. Знак вращения ставится после буквен­ных обозначений. Например, написав D (-)-рибоза, мы указы­ваем, что рибоза относится к D -генетическому ряду, но враща­ет поляризованный свет влево.

Большинство природных моносахаридов относятся к D -ряду.

Если два стереоизомера различаются конфи­гурацией одного из асимметрических углеродных атомов, они называ­ются эпимерами; так, манноза является эпимером глюкозы по второ­му углеродному атому, галактоза — эпимером глюкозы по четвертому углеродному атому.