1 / 136

Sz énhidrátok

Sz énhidrátok. ÁOK/ I . évfolyam / II . félév D r. Bak Judit Dr. Bauer Pál Dr Szikla Károly 2009. „ A méz felfedezése "—Piero de Cosimo (1462). (Courtesy of the Worcester Art Museum). Összegképlet (egyszerű cukrokra) : C n (H 2 O) n v. C n H 2n O n Funkciós csoportjaik:- karbonilcsoport

juliet-joseph
Download Presentation

Sz énhidrátok

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Szénhidrátok ÁOK/ I. évfolyam / II. félév Dr. Bak Judit Dr. Bauer Pál Dr Szikla Károly 2009

  2. „A méz felfedezése"—Piero de Cosimo (1462). (Courtesy of the Worcester Art Museum)

  3. Összegképlet (egyszerű cukrokra): Cn(H2O)n v. CnH2nOn Funkciós csoportjaik:- karbonilcsoport - hidroxil-csoport Szerkezetük ismeretében a kémiai nevük: polihidroxi- oxovegyületek. A karbonilcsoport típusától függően lehetnek: 1. polihidroxi-aldehidek, 2. polihidroxi-ketonok

  4. Szénhidrátok csoportosítása a monomerek száma szerint: 1. Monoszacharidok, 2. Oligoszacharidok, 3. Poliszacharidok. • Szénhidrátok szerepe: • Tápanyagok • Tartalék energia forrás (glikogén), • a növények vázalkotói (cellulóz), • különböző sejt funkciók, • nukleinsavak szerkezeti alkotói,

  5. 1. Monoszacharidok v. Egyszerű szénhidrátok - Általában szintelen, kristályos vegyületek, - Többnyire édes ízűek, - vízben oldódnak, apoláros oldószerekben nem oldódnak, - vizes oldatból kikristályosíthatók, - biológiai jelentőséggel rendelkező monoszacharidok pl.: glükóz, fruktóz, ribóz...

  6. 2. Oligoszacharidok: 2.1. Homooligoszacharidok:a monoszacharid egységek azonosak (pl.: maltóz2 -D-glükóz) 2.2. Heterooligoszacharidok:a monoszacharid egységek különbözőek: (pl.: szacharóz -D-glükóz + -D fruktóz) - a monomerek száma szerint állhatnak 2-10 (di-, tri-, tetra... szacharid) monoszacharidból, -vízben oldhatók, egyrészük édes ízű,

  7. 3. Poliszacharidok: - 10-nél több monoszacharidból állnak, 3.1. Homopoliszacharidok: azonos monoszacharid egységekből állnak (pl.: keményítő -D-glukóz egységekből áll) 3.2. Heteropoliszacharidok:a monoszacharid egységek különbözőek (pl.: heparin, melyben az ismétlődő diszacharid egységek az N-acetil-D-galaktózamin és a D-glukuronsav)

  8. 1. Monoszacharidok • Csoportosítás: • karbonilcsoport alapján: • aldózok és ketózok R R R aldóz ketóz

  9. 1. Monoszacharidok Csoportosítás: - C atom szám alapján: triózok, tetrózok, pentózok, hexózok, heptózok trióz pentóz hexóz tetróz

  10. 1. Monoszacharidok A két konstitúciós csoportosítást összevonva, beszélhetünk: aldohexózról ketopentózról.

  11. D- Aldózok

  12. CH O CH O H OH HO H D L CH2OH CH2OH D-/L- Aldotriózok D(+)-Glicerinaldehid L(–)-Glicerinaldehid

  13. CH O CH O CH O CH O H OH HO H OH H HO H H OH H OH HO HO H CH2OH CH2OH CH2OH CH2OH D-/L- Aldotetrózok H D-Eritróz L-Eritróz D-Treóz L-Treóz

  14. D-ketózok ketotrióz D-ketotetróz Három C-atomos ketóz Négy C-atomos ketóz D-Eritrulóz Dihidroxiaceton

  15. D-Ketózok sorozata

  16. Egy ketoheptózD - szedoheptulóz

  17. Monoszacharidok kiralitása

  18. A kiralitás biológiai jelentősége • Általában csak az egyik enantiomer mutat biológiai aktivitást

  19. Monoszacharidok kiralitása A monoszacharidok rendelkezhetnek egy vagy több kiralitás centrummal. * * * * * * Emlékeztető! Keressük meg a fenti monoszacharidok kiralitás centrumait.

  20. Emlékeztető! Milyen tulajdonságokkal rendelkeznek az optikai izomerek? Optikai izomerek-sztereoizomerek száma: 2nn=kiralitás centrumok száma Ezeket a vegyületeket a “kéz” görög nevéből (kheir) királis molekuláknak nevezzük.

  21. Fischer-féle ábrázolás • Emil Fischer (kémiai Nobel-díj, 19O2) - relatív konfiguráció • A királis vegyületek síkbeli ábrázolásának egyik módja.

  22. Fischer féle vetítési szabályok

  23. Fischer-féle ábrázolás A.) a legoxidáltabb csoport legyen legfelül, B.) a szénlánc további része található alul, C.) a láncnak a kiralitási centrumtól felfelé és lefelé rajzolt része egyaránt a sík mögött legyen.

  24. Királis vegyületek elnevezésére D-glicerinaldehid a poláris fény síkját jobbra forgatja el, enantiomerje az L-glicerinaldehid balra forgatja el. D-(+) glicerinaldehid L-(-) glicerinaldehid A D-glicerinaldehidben a 2 C-atom OH csoportja jobbra irandó. Az L-glicerinaldehidben a 2 C-atom OH csoportja balra irandó.

  25. D-sorozatú monoszacharidok A legoxidáltabb C-atomtól legtávolabb eső kiralitási centrumon a D-sorozatú molekulákban az OH csoport jobbratalálható (megegyezően a D-glicerinaldehiddel). D-glicerinaldehid D-glukóz

  26. Monoszaharidok sztereospecifikus szintézise és lebontása Kiliani-Fischer szintézis • Egy aldóz szénlánca meghosszabbítható: • Cianid addició, mely epimer cianohidrint eredményez Hidrolizis epimer aldonsavakat eredményez • Termék redukciója a megfelelő aldózokká • Például, a D-glycerinaldehid D-eritrózzáés D-treózzá alakul

  27. Degradáció • Egy aldóz szénlánca egy szénatommal rövidíthető: • Brómos vizes oxidáció aldonsavvá • Oxidativ dekarboxiláció hidrogen peroxiddal

  28. L-sorozatú monoszacharidok A legoxidáltabb C-atomtól legtávolabb eső kiralitási centrumon a L-sorozatú molekulákban az OH csoport balratalálható (megegyezően a L-glicerinaldehiddel). L-glukóz D-glukóz

  29. Az R-S abszolút konfigurációs rendszer • Prioritási sorrend felállítása a kapcsolt atomok rendszáma alapján (a,b,c,d csökkenő irányban). A legalacsonyabban rangsorolt csoport elhelyezése a megfigyelőtől elfelé mutatva.Ha a másik három csoport csökkenő irányban való körbenjárása az óramutató járásával megegyező az enantiomer az R sorozatba tartozik. Ha a körbenjárás az óramutató járásával ellentétes irányú az enantiomer az S sorozetba tartozik

  30. R-S konfiguráció monoszacharidokban L-(-) glicerinaldehid „S” D-(+) glicerinaldehid „R” A D-glicerinaldehid a Cahn-Ingold-Prelog abszolút konfiguráció szerint „R” A L-glicerinaldehid a Cahn-Ingold-Prelog abszolút konfiguráció szerint „S”

  31. R-Skonfiguráció monoszacharidokban D-glükóz (2R, 3S, 4R, 5R)-2,3,4,5,6, pentahidroxi hexanal D-glukóz

  32. Epimerek Epimereknek nevezzük azokat a diasztereomereket, amelyben csak egyetlen asszimetriacentrum konfigurációjában van eltérés, a többi molekula részlet egymással megegyezik. A két diasztereomer csak a 4 C-atomon található asszimetriacentrum konfigurációjában különbözik. 4 4 D-galaktóz D-glukóz

  33. Hemiacetálok, v. félacetálok A félacetálok nukleofil addicióval (AN) képződnek aldehidekből és alkoholokból. aldehid alkohol hemiacetál Intermolekuláris nukleofil addició ciklofélacetál szerkezethez vezet. Ez megfigyelhető a szénhidátok esetében is.

  34. Ciklofélacetálok A legtöbb monoszacharid nyított formában ritkábban fordul elő, mint stabil ciklofélacetálos szerkezetben. Nyitott molekula rendelkezik aldehid & alkoholos OH csoporttal ciklofélacetál A ciklofélacetálos szerkezetet korábbanTollens hídnak vagy laktol gyűrűnek is hívták.

  35. Furanóz gyűrű kialakulása furán Az öttagú ciklofélacetálos szerkezetet furanóz gyűrűnek nevezzük. rotáció D-ribóz

  36. Furanóz gyűrű kialakulása Záródik a gyűrű Záródik a gyűrű

  37. Anomer központ Glikozidos hidroxil csoport Anomerek A szénhidrátok ciklikus formájának kialakításáért felelős félacetálos C-atom anomer központtá válik. Az anomer központ egyben kiralitás centrum is. *

  38.  Anomer párok A királissá váló anomer központ, kétféle konfigurációjú lehet:  és . Az anomer párok spontán átalakulhatnak egymásba.

  39. &  anomerek (Az átláthatóság kedvéért a 2,3,4-es C atomokon nincs ábrázolva egy-egy H atom)  anomer  anomer C H H H O 2 O C O H O H O H (OH ellentétes állású a 5-ös Catomon található CH2OHcsoporttal) (OH megegyező állású a 5-ös C atomon található CH2OHcsoporttal) b-D-ribofuranóz a-D-ribofuranóz

  40. Haworth projekció A Haworth projekció a monoszacharidok ciklikus félacetál formájának egyik lehetséges ábrázolása. A D-ribóz Haworth-féle ábrázolása

  41. A ribofuranóz gyűrű térszerkezete

  42. Piranóz gyűrű kialakulása pirán A D-glukóz gyűrűvé záródásának Haworth-féle ábrázolása. rotáció D-glukóz

  43. Glukopiranóz gyűrű kialakulása záródik a gyűrű záródik a gyűrű b-D-glukopiranóz a-D-glukopiranóz

  44.  és β D-glukopiranóz záródik a gyűrű b-D-glukopiranóz a-D-glukopiranóz

  45. Monoszacharidok konformációja: a -D-glukóz térszerkezete stabilabb forma kevésbé stabil forma „kád” konformáció „szék” konformáció

  46. Glukopiranózok mutarotációja A kétféle glukóz anomer optikai forgatóképessége eltérő. Az  forma forgatóképesség a=+112,2, forma forgatóképesség a=+18,7. Mutarotáció jelensége során az egyik anomer vizes oldatban a másik anomerbe átalakulhat. Az egyensúlyi elegyben az  és forma aránya 37% / 63% és a mért forgatóképesség a=+52,7 lesz. D-glukóz a-D-glukopiranóz b-D-glukopiranóz 36% 64% =+18.7° =+112,2°

  47. Mutarotáció • aésb formák egymásba spontán interkonvertálódnak vizes oldatban • Az anomer formák aránya eltérő mindenegyes cukorra

  48. Monoszacharidok konformációja: -D-glukóz térszerkezete A legstabilabb glukózgyűrű, ahol a C (1) glikozidos OH, C 2,3,4,5, szénatomokhoz kapcsolódó hidroxil csoportok, C (6) -CH2-OH csoport egyöntetűen ekvatoriális és a kis térkitöltésű H atomok axiális térállásúak. -D-glukóz „szék” konformáció ekvatoriális szubsztituensek

More Related