EL-MO Elemente und Moleküle, Schulbuch

KM-8: Chemische Grundlagen des Lebens 255 255 Namen der Monosaccharide – Reduzierende Wirkung Bildung einer Pyranose am Beispiel der D-Glucose Es addiert die Alkoholfunktion am 5. Kohlenstoff-Atom an die Aldehydfunktion. Um die offenkettige Fischer-Projektionsformel in die Ringformel überzuführen, legt man das Molekül so, dass alle nach rechts weisenden OH-Gruppen hinsicht- lich der „Ringebene“ nach unten, die nach links weisenden nach oben stehen. Die Ringstruktur ist durch die Fischer-Projektionsregel schon vorgebildet. Nun dreht man um die Bindung zwischen C 4 und C 5 , sodass die OH-Gruppe am C 5 in richtiger Stellung für die Addition steht. Dann erfolgt der Ringschluss. Es können zwei verschiedenen Strukturen entstehen, da durch die Addition ein neues asymmetrisches Zentrum gebildet wurde. Anomere Diese Strukturen nennt man Anomere und bezeichnet sie als α -D-Glucose (neue OH-Gruppe unterhalb der Ringebene) und β -D-Glucose (neue OH-Gruppe ober- halb der Ringebene) (Abb. 255–1). Die Anomeren sind diastereomer zueinander, haben also verschiedene chemische und physikalische Eigenschaften. Da der Ringschluss aber reversibel ist, sind sie in Lösung nicht voneinander zu trennen. Egal von welcher Form man ausgeht, in Lösung bildet sich immer ein Gleichgewicht aus offenkettiger Form und den 2 anomeren Ringformen. Bei der L-Glucose sind die α - und die β -Form das exakte Spiegelbild der entsprechenden D-Glucosen (Enantiomere!). Hayworth-Formel vs. „Sesselstruktur“ Diese meist übliche Darstellung der Ringformen nennt man Hayworth-Struktu- ren. Sie entsprechen den realen räumlichen Verhältnissen nicht exakt, da ein Sechserring nicht eben ist, sondern in der Sesselform vorliegt (Abb. 255–2). Bildung einer Furanose am Beispiel der D-Fructose Es addiert die Alkoholfunktion am 5. Kohlenstoff-Atom an die Ketonfunktion am 2. C-Atom. Es ergibt sich dadurch ein Fünferring mit zwei C-Atomen außerhalb des Rings (Abb. 255–3). Die D-Fructose bildet auch Pyranosen. Bei Verknüpfung zu Disacchariden liegt aber diese Furanoseform vor. Einfache Regeln für Ringbildung bei D-Pentosen und D-Hexosen Die Ringbildung erfolgt zwischen der OH-Gruppe am letzten asymmetrischen C- Atom und der Carbonylgruppe. Je nach Kettenlänge und Funktion ergibt sich die Ringgröße. „Ring O“ steht hinten (rechts) und das anomere C-Atom (1. oder 2. C-Atom) steht rechts davon. Die CH 2 OH-Gruppe (letztes C-Atom) zeigt immer nach oben. In der offenen Form rechts stehende OH-Gruppen weisen nach unten, links ste- hende nach oben. Merksatz: Bei der β -D-Glucose wechseln in der Haworth-Darstellung die OH-Gruppen regel- mäßig die Richtung bezüglich der Ringebene (von C1 beginnend rauf runter, rauf runter). Ist eine andere Hexose in Pyranose-Form zu bringen so braucht man nur die offenkettigen Formeln vergleichen. Abweichungen gegenüber der Glucose- Formel sind auch in der Ringebene abweichend. In manchen Fällen (siehe nächstes Kapitel) ist es notwendig, einen Ring umzudrehen. Dabei wechseln natürlich sämtliche Gruppen ihre Positionen gege- nüber dem Ring. Siehe Bildung der Saccharose (Abb. 257–1). Abb. 255–1: Schema zur Überführung der offenkettigen Form der Glucose in die Ringformen CH O C C O H H C C CH 2 O H O H H O H H H H O 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 C C C C CH 2 OH CH O O H O H H H O H H H H O 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 C C C C C O H H H O H CH 2 O H H H O 5 6 H O H H O C C C C O H O H H H O H CH 2 O H H H O C H O H C C C C O H O H H H O H CH 2 O H H H O C O H H Abb. 255–2: Sesselform der Glucose Abb. 255–3: Bildung einer Furanose C C C C CH 2 O H CH 2 O H O H O H H O H H O H C C C C O H H O H 2 C CH 2 O H O O H H H O H H C C C C O H O H 2 C CH 2 O H H O H H H O O H H Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv