Strutture cicliche dei monosaccaridi
Formule di Fischer-Tollens, di Haworth e conformazionali dei monosaccaridi
Tra tutti i glucidi il glucosio è senz'altro il più comune e il più importante.
È anche l'aldoesoso termodinamicamente più stabile e questa è probabilmente una ragione per la sua larga diffusione.
La proiezione di Fischer è spesso usata per esprimere la struttura, ma può generare qualche confusione e conviene quindi considerare qualcosa di più simile alla struttura reale.
A tal proposito bisogna ricordare che gli alcoli reagiscono reversibilmente con le aldeidi portando agli emiacetali (e agli acetali).
La formazione degli emiacetali non è molto favorita nelle molecole semplici perché anche se l'entalpia favorisce la formazione dell'emiacetale l'entropia la contrasta.
Quando un gruppo alcolico e uno aldeidico sono presenti nella stessa molecola e sono disposti in modo da poter chiudere un anello a 6 atomi, privo di tensioni, mediante la formazione di un emiacetale, la chiusura di anello diventa un fenomeno altamente favorito.
Così il glucosio chiude un anello formando un emiacetale e sola una piccola quantità di forma aldeidica rimane in equilibrio con la forma emiacetalica in soluzione.
Occorre osservare che la chiusura dell'anello converte il carbonio aldeidico in un carbonio emiacetalico asimmetrico.
Per cui si avranno 2 emiacetali in soluzione acquosa, in equilibrio con l'aldeide; essi sono designati α e ß come mostrato:
Questi due isomeri ciclici del D-glucosio sono diastereoisomeri che differiscono solo per la configurazione al C-1.
Questo tipo di coppie di isomeri, nella serie dei glucidi, è di una importanza sufficiente da dover assegnare loro un nome speciale.
Questi composti vengono detti anomeri e, nel caso del glucosio, il C1 (che viene a costituire il nuovo centro chirale) viene detto carbonio anomerico.
Formule di Haworth
Poiché la formula di proiezione di Fischer non rispetta l'effettiva lunghezza dei diversi legami come è mostrato nel caso delle forme cicliche del glucosio, Haworth ha introdotto un altro tipo di formula di proiezione di seguito rappresentata:
Formule conformazionali del cicloesano
Di recente, quando si sono conosciute più cose sulla reale conformazione degli zuccheri, si è cominciato a introdurre nell'uso comune le ordinarie formule conformazionali del tipo usato per i derivati del cicloesano.
Per il ß-D-glucosio, peraltro, sono possibili teoricamente due differenti conformazioni a sedia; in pratica la conformazione che reca tutti i gruppi più voluminosi in posizione equatoriale è quella preferita.
Questi emiacetali ciclici a sei atomi che costituiscono l'anello vengono chiamati zuccheri piranosici, perché possono essere considerati come dei composti collegati al sistema ciclico a sei atomi, contenente ossigeno, il pirano.
Cosicché il nome completo per le due forme cicliche del D-glucosio è rispettivamente α-D-glucopiranosio e ß-D-glucopiranosio.
La designazione α indica che l'ossidrile in C-1 è "alla destra" nella formula di proiezione di Fischer, o "in basso" nelle rappresentazioni di Haworth e in quella conformazionale.
Al contrario, ovviamente, ß significa "alla sinistra" o "in alto".
Zuccheri furanosici
Il fruttosio, un chetoesoso importante, esiste prevalentemente in forma ciclica, come la maggior parte degli altri monosaccaridi.
Questa struttura costituisce un emichetale ciclico che si forma coinvolgendo l'ossidrile dell'atomo di carbonio 5.
Tuttavia, siccome il carbonile chetonico nel fruttosio è in posizione C-2, l'anello che si forma contiene solo cinque atomi.
Gli anelli a cinque atomi contenenti ossigeno sono dei derivati del furano e quindi vengono denominati furanosi (invece che piranosi).
La maggior parte degli zuccheri a cinque atomi, gli aldopentosi, sono zuccheri furanosici.
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