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2014年7月8日 星期二

首旋異構物

首旋異構物(anomers)


變旋異構物又稱為首旋異構物,一般存在於糖類中,是差向異構的一種,兩個非對映異構體分子(異頭物)的差異在於糖類環形結構半縮醛/半縮酮碳原子(異頭碳)的構型不同。1號碳的羥基若與5號碳的羥甲基處於哈沃斯透視式平面的兩側,則定義為α-異構體,反之稱為β-異構體。吡喃葡萄糖的兩種變旋異構物體可分別稱為「α-D-吡喃葡萄糖」和「β-D-吡喃葡萄糖」。
α-異構體與β-異構體的互相轉化稱為變旋現象。α-異構體受變旋異構效應影響而得到穩定。


α-D-吡喃葡萄糖和β-D-吡喃葡萄糖。
資料來源:維基百科

*變旋作用(Mutarotation)


資料來源:斯特拉斯堡綜合大學
A. 葡萄糖和半乳糖是表異構物,化性有很大的差別;而α-D-Glucopyranose和β-D-Glucopyranose為首旋異構物,兩種化合物的組成原子、沸點、折射率等物性和化性都相同,但對平面偏極光所造成的旋轉方向(光學活性)不同


資料來源:加拿大亞伯達大學
*光學活性:當光通過光柵,只允許單一方向的光通過,通過光柵後的光稱為極光。接著把化合物放入容器中,用極光去照射,因化合物的立體結構不一樣,極光通過後產生折射的角度也會不一樣,這個特性稱為光學活性

B. α form的光學活性是順時針偏轉112.2度(+112.2),β form是正18.7度,但化合物的光學活性會隨著時間而變,實驗發現α form的折射角度回逐漸減小到+52.7 ,β form的折射角度也會逐漸上升至+52.7,+52.7是在平衡狀態下看到的光學活性,這個現象稱為變旋作用(Mutarotation)
*Ouestion:平衡狀態下存在Alpha form和Beta form的葡萄糖,含量各是多少?
設α form的葡萄糖含量為x β form的葡萄糖含量為y
x+y=1
112.2x+18.7y=57.2
x約41%;y約59%
但實際值Alpha form為36%,Beta form為64%,相加不等於1,其中有1%的雜質為五元環的葡萄糖,六元環葡萄糖為五號碳上的氧去攻擊帶部分正電的一號碳,但四號碳的氧也會去攻擊一號碳形成五環葡萄糖

參見:醣類的環狀結構(cyclic structure of the saccharide)
參見:單醣(Monosaccharide)
http://smallcollation.blogspot.tw/2013/04/anomers.html

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