Γλυκόζη: Διαφορά μεταξύ των αναθεωρήσεων

Σε μορφή ανοιχτής αλυσίδας, το μόριο της γλυκόζης έχει ένα ανοικτό (σε αντίθεση με την κυκλική) και μη διακλαδισμένη αλυσίδα έξι ατόμων άνθρακα, C-₁ έως C-₆. Όπου ο C-₁ είναι μέρος μιας αλδεϋδης H (C = O) -, και καθένα από τα άλλα πέντε άτομα άνθρακα φέρει μία ομάδα υδροξυλίου-ΟΗ. Οι υπόλοιπες ομολογίες των ανθράκων ραχοκοκαλιάς πληρούνται από άτομα υδρογόνου-Η. Συνεπώς η γλυκόζης είναι συνδυασμός εξόζης και μίας αλδόζης, ή αλδοεξόζης.

Κάθε ένας από τους τέσσερις άνθρακες C-₂ έως C-₅ είναι μία δομή στερεοκέντρου, που σημαίνει ότι τα τέσσερα ομόλογα της συνδέονται σε τέσσερις διαφορετικούς υποκαταστάτες. Στη D-γλυκόζη, τα τέσσερα αυτά τμήματα πρέπει να είναι σε μια συγκεκριμένη τρισδιάστατη δομή. Δηλαδή, όταν το μόριο έλκεται, τα υδροξύλια στο C-₂, C-₄ και C-₅ πρέπει να είναι στην δεξιά πλευρά, ενώ εκείνο στο C-₃ θα πρέπει να είναι στην αριστερή πλευρά.

Στα διαλύματα, η μορφή ανοιχτής αλυσίδας της γλυκόζης (είτε «D-« ή «L-») υπάρχει σε ισορροπία με διάφορα κυκλικά ισομερή, καθένα από τα οποία περιέχει ένα δακτύλιο ανθράκων που κλείνει με ένα άτομο οξυγόνου. Σε υδατικό διάλυμα, ωστόσο, περισσότερο από το 99% των μορίων της γλυκόζης, σε κάθε δεδομένη στιγμή, υφίστανται ως μόρια πυρανόζης. Η μορφή ανοιχτής αλυσίδας περιορίζεται σε περίπου 0,25% και τα μόρια φουρανόζης υπάρχουν σε αμελητέες ποσότητες. Οι όροι «γλυκόζη» και «L-γλυκόζη» χρησιμοποιούνται γενικά για τις μορφές αυτές, καθώς και για τις κυκλικές. Ο δακτύλιος προκύπτει από την μορφή ανοιχτής αλυσίδας με μία αντίδραση νουκλεόφιλης προσθήκης μεταξύ της ομάδας αλδεϋδης -(C = O) Η στο C-₁ και της υδροξυλομάδας -ΟΗ στο C-₄ ή στο C-₅, δίδοντας μια ομάδα ημιακετάλης -C (ΟΗ) ΗΟ-.

Η αντίδραση μεταξύ του C-₁ και C-₅ δημιουργεί ένα μόριο με έναν εξαμελή δακτύλιο, που ονομάζεται πυρανόζη, μετά τον κυκλικο αιθέρα πυρανίου, η απλούστερη ένωση με τον ίδιο δακτύλιο άνθρακα-οξυγόνου. Η (πολύ σπανιότερη) αντίδραση μεταξύ του C-₁ και του C-₄ δημιουργεί ένα μόριο με ένα πενταμελή δακτύλιο, που ονομάζεται φουρανόζη. Σε κάθε περίπτωση, κάθε άτομο άνθρακα στο δακτύλιο έχει ένα υδρογόνο και ένα υδροξύλιο συνημμένο, εκτός από τον τελευταίο άνθρακα (C-₄ ή C-₅), όπου το υδροξύλιο αντικαθίσταται από το υπόλοιπο του ανοικτού μορίου (το οποίο είναι - (CHOH) ₂-Η ή - (ΟΗΟΗ)-Η, αντιστοίχως).

Ο δακτύλιος κλειστής αντιδράσεως καθιστά τον άνθρακα C-₁ χειρομορφικά , επειδή τέσσερα ομόλογα του οδηγούν σε -Η, με -ΟΗ, με τον άνθρακα C-₂, και στο οξυγόνο του δακτυλίου. Αυτά τα τέσσερα τμήματα του μορίου μπορεί να διατάσσονται γύρω από το C-₁ με δύο διαφορετικούς τρόπους, που ορίζονται από τα προθέματα «L-» και «D-». Όταν ένα μόριο γλυκοπυρανόζης έλκεται στην προβολή Haworth, η ονομασία «L-» σημαίνει ότι το υδροξύλιο προσαρτημένο στον C-₁ και η -CH2OHCH₂OH ομάδα στο C-₅ σε αντίθετες πλευρές του επιπέδου του δακτυλίου (α trans διάταξη), ενώ το «D-» σημαίνει ότι είναι στην ίδια πλευρά του επιπέδου (διάταξη cis).

Ο πολυστροφισμός αποτελείται από μια προσωρινή αντιστροφή του δακτυλίου με αντίδραση σχηματισμού, με αποτέλεσμα τη μορφή ανοιχτής αλυσίδας, που ακολουθείται από έναν εκ νέου σχηματισμό του δακτυλίου. Το στάδιο κλεισίματος δακτυλίου μπορεί να χρησιμοποιήσει μια διαφορετική -ΟΗ ομάδα από εκείνη που αναδημιουργείται από το στάδιο ανοίγματος (εναλλαγή μεταξύ μορφών πυρανόζης και φουρανόζης), ή/και τη νέα ομάδα ημιακετάλης που δημιουργήθηκε στον C-₁ μπορεί να έχει την ίδια ή αντίθετη μορφή χεριού από την αρχική (εναλλαγή μεταξύ α και β μορφής). Έτσι, ακόμη και αν η μορφή ανοιχτής αλυσίδας είναι ελάχιστα ανιχνεύσιμη σε διάλυμα, είναι ένα βασικό συστατικό της ισορροπίας.

Σημειώστε ότι το D-πρόθεμα δεν αναφέρεται άμεσα στις οπτικές ιδιότητες της ένωσης. Αυτό δείχνει ότι ο C-₂ με ασύμμετρο κέντρο έχει την ίδια μορφή χεριού όπως της D-γλυκεραλδεΰδης. Το γεγονός ότι η D-γλυκόζη είναι δεξιόστροφη είναι ένα συνδυασμένο αποτέλεσμα των τεσσάρων χειρομορφικών κέντρων του, όχι μόνο του C-₂. Και πράγματι μερικές από τις άλλες D-αλδοεξόζες είναι αριστερόστροφες.