Carbono anomérico: características e exemplos

O carbono anomérico é um estereocentro presente nas estruturas cíclicas de hidratos de carbono (mono ou polissacáridos). Sendo um estereocentro, mais exatamente um epímero, dele derivam dois diastereoisômeros, designados pelas letras α e β; Estes são os anômeros e fazem parte da extensa nomenclatura no 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 local da molécula. Os anômeros são hemiacetais cíclicos, produto de uma reação intramolecular na cadeia aberta de açúcares; aldoses ( aldeídos ) ou cetoses ( cetonas ).

Carbono anomérico: características e exemplos 1

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

A imagem superior mostra a conformação da cadeira para β-D-glucopiranósido. Como pode ser visto, 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 observada em detalhe, o grupo OH ligado ao carbono 1 é orientada por cima do anel hexagonal, tal como o grupo CH 2 OH (carbono 6). Este é o anômero β. O anômero α, por outro lado, diferiria apenas nesse grupo OH, que estaria localizado abaixo do anel, como se fosse um diastereoisômero trans.

Hemiacetals

É necessário aprofundar um pouco o conceito de hemiacetais para melhor entender e distinguir o carbono anomérico. Os diabéticos são o produto de uma reação química entre um álcool e um aldeído (aldoses) ou uma cetona (cetonas).

Essa reação pode ser representada com a 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, haveria 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 consistir em uma cadeia flexível e com elos capazes de facilitar o ataque nucleofílico de OH em direção ao carbono carbonil do grupo CHO. Quando isso acontece, a estrutura se fecha em um anel de cinco ou seis membros.

Hemiacetal cíclico

Carbono anomérico: características e exemplos 2

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 o monossacarídeo de glicose é mostrado na imagem acima. Pode-se observar que consiste em uma aldose, com um grupo aldeído CHO (carbono 1). Isso é atacado pelo grupo OH do carbono 5, como indicado pela seta vermelha.

A estrutura passa de uma cadeia aberta (glicose) para um anel pirano (glicopiranose). A princípio, pode não haver relação entre essa reação e a explicada no hemiacetal; mas se o anel for cuidadosamente observado, especificamente na seção C 5 -OC 1 (OH) -C 2 , será apreciado que isso corresponde ao esqueleto esperado para um hemiacetal.

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

Características do carbono anomérico e como reconhecê-lo

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

Portanto, uma primeira característica que esse carbono possui é que, na cadeia de açúcar aberta, é o que sofre o ataque nucleofílico; isto é, é o grupo CHO de aldoses, ou o grupo R 2 C = O, para cetoses.No entanto, uma vez formado o hemiacetal ou anel cíclico, esse carbono pode dar a impressão de ter desaparecido.

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

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

-Mesmo mais importante, este está ligado não só a este átomo de oxigénio, um grupo OH, mas também, a partir de CHO ou R 2 C = 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

Carbono anomérico: características e exemplos 3

p-D-frutofuranose. Fonte: NEUROtiker (conversa • contribs) [Domínio público]

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

Para identificar o carbono anomérico, primeiro você deve observar os carbonos no lado esquerdo e direito do átomo de oxigênio que compõe o anel. Então, o que está ligado ao grupo OH é o carbono anomérico; neste caso, já está dentro de um círculo vermelho.

Este é o anómero β porque o OH o carbono anomérico está acima do aro, como o grupo CH 2 OH.

Exemplo 2

Carbono anomérico: características e exemplos 4

Sacarose Fonte: NEUROtiker via Wikipedia.

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

O anel da direita é exatamente o mesmo que acabou de ser comentado: β-D-fructofuranosa, apenas que ele é “girado” para a esquerda. O carbono anomérico permanece o mesmo para o caso anterior e atende a todas as características que seriam esperadas dele.

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

Repetindo o mesmo procedimento de reconhecimento do carbono anomérico, observando os dois carbonos no lado esquerdo e direito do átomo de oxigênio, verifica-se que o carbono certo é o que está ligado ao grupo OH; que participa da ligação glicosídica.

Portanto, ambos os carbonos anoméricos são conectados pelo link -O- e, portanto, são colocados em círculos vermelhos.

Exemplo 3

Carbono anomérico: características e exemplos 5

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 verifica-se que no anel esquerdo da glicose o carbono anomérico participa da ligação glicosídica (encerrada no círculo vermelho).

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

Referências

  1. Morrison, RT e Boyd, R., N. (1987). Quimica Organica. 5 ta Edition. Editorial Addison-Wesley Interamerican.
  2. Carey F. (2008). Quimica Organica. (Sexta edição). Mc Graw Hill
  3. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Química Orgânica Aminas (10 ª edição). Wiley Plus
  4. Rendina G. (1974). Técnicas de bioquímica aplicada. Interamerican, Mexico
  5. Chang S. (sf). 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. Química LibreTexts. Recuperado de: chem.libretexts.org
  7. Foist L. (2019). Carbono anomérico: definição e visão geral. Estudo Recuperado de: study.com

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