O que é carbono anomérico?



O carbono anomérico é o carbono derivado do carbono carbonílico (grupo funcional cetona ou aldeído) da forma de cadeia aberta da molécula de hidrato de carbono. Anomerização é o processo de converter um anômero em outro.

Às vezes, os carboidratos (compostos de carbono e hidrogênio) existem na forma linear ou acíclica, mas, dada a estabilidade, é comum que eles formem anéis de ciclo.

Fig. 1. Formação de carbono anomérico. Imagem extraída de http://www.chem.ucla.edu/~harding/IGOC/A/anomeric_carbon01.png

 

Menos de um por cento de cada um dos monosacáridos (Champe, Harvey, e Ferrier, 2005), com cinco ou mais carbonos, existe na forma de cadeia, isto é, são de cadeia linear ou acíclico. Portanto, a maioria está em forma cíclica, ou também chamada de anel, onde o grupo funcional, quer aldeído ou cetona, reagiu com um álcool do mesmo açúcar.

Isso geralmente acontece em açúcares, que nada mais são do que simples compostos de carbono hidratado, onde os mais comuns são: glicose, frutose, lactose e galactose.

Durante a ciclização, o resíduo carbonílico que fazia parte dessa estrutura linear torna-se um novo estereocentro. Por "estereocentro" entende-se o carbono que tem quatro substituintes diferentes, também designados por "carbono quiral".

Na formação de um estereocentro na ciclização, também é preciso colocar dois novos "diastereeros", que são uma classe de estereoisômeros que são imagens de espelho um do outro, mas não sobreponíveis, ou seja, não são "enantiômeros".

Os diastereoisômeros formados diferem na posição de um grupo, no novo estereocentro formado. O novo estereocentro é então chamado de "carbono anomérico".

Posição anomérica do carbono dentro do anel

Uma vez que o ciclo tenha sido formado, para localizar o carbono anomérico (Chang, n.d.), primeiro localize o oxigênio dentro do anel, e então olhe para o carbono em ambos os lados dele. Um será ligado ao grupo CH2OH, e o outro carbono que não está ligado a esse grupo será o carbono anomérico.

Portanto, em um carboidrato cíclico, o carbono anomérico será (UCLA, 2015) que foi carbonila (CH2O) na forma acíclica ou linear.

Em ciclicamente o carbono anomérico pode ser encontrada ao lado do átomo de oxigénio nas piranose e furanose anéis, mas no lado oposto do carbono que suporta o grupo CH linear2O.

Sendo um estereocentro do carbono anomérico, uma característica importante é a direcção que converte o grupo álcool (OH), ligado ao carbono, porque dependendo do endereço é chamado a ou b.

Isso será chamado quando estiver na forma equatorial ou axial; e b, quando está para cima nas posições axial e equatorial.

Fig. 2. No lado direito, o álcool é grupo alfa, e a molécula é conhecida como alfa-D-glucopiranose, na figura direita, o grupo OH é para cima, e é conhecido como beta- D-glucopiranose.

Os dois açúcares vistos na Fig. 2 são ambos glicoses, mas anoméricos em relação um ao outro. A importância disso é que existem enzimas que são capazes de distinguir entre as duas estruturas e têm preferência por uma delas. Por exemplo, o glicogênio é localizado pela alfa-D-glucanopiranose, enquanto a celulose é sintetizada pela beta-D-glucopiranose.

É comum que ambas as formas cíclicas (alfa e beta) estejam em equilíbrio em solução aquosa, e que elas se tornem espontaneamente uma na outra em um processo chamado "mutarotação".

Grupos funcionais acetais e hemiacetal

Quando dois monossacarídeos são unidos, eles o fazem por um grupo acetal (C-O-C-O). Quando isso acontece, o carbono anomérico é fixado na posição alfa ou beta.

No entanto, quando ainda está ligado hidrogénio e oxigénio não está ligado à forma COC é chamado grupo hemiacetal, porque o grupo OH pode fechar e abrir qualquer forma numa mistura destas moléculas, de modo que há alguns alfa e outro beta.

A formação do anel de açúcares lineares que são menos estáveis, é através de ligação de um aldeído (-C = OH) e um grupo álcool (-OH), resultando no hemiacetal ligação.

Propriedades de carbonos anoméricos

Os átomos de carbono anomérico possuem propriedade conhecida como "efeito anomérico", que representa a preferência de elemento electronegativo estar em posição axial em oposição à equatorial.

O carbono anomérico possui uma propriedade conhecida como efeito anomérico, que é a preferência por um eletronegativo estar em uma orientação axial em oposição à orientação equatorial.

Isso também acontece em carboidratos, sistemas acíclicos e heterociclos saturados. Sabe-se, portanto, que o elemento eletronegativo que está na posição anomérica estará localizado na localização axial.

Os melhores exemplos de carbonos anoméricos são encontrados em monossacarídeos, como a glicose, em que ocorre a rotação.Na maioria dos casos, os carbonos anoméricos podem ser identificados como visto acima, quando um carbono ligado a dois átomos de oxigênio está localizado com uma ligação simples.

O resultado também, dessa rotação, são as duas configurações mencionadas anteriormente como alfa e beta. Muitos carboidratos são capazes de mudar espontaneamente entre as duas configurações por uma rotação.

Se o oxigênio do carbono anomérico do grupo carbonila inicialmente - de um açúcar não está vinculado a qualquer outra estrutura, o açúcar é um açúcar redutor, isto é, pode doar elétrons para outra molécula.

Açúcares redutores podem reagir com reagentes químicos, dando o chamado Reaction Benedict, que é um teste para verificar a presença de monossacarídeos e açúcares dissacarídeos nos alimentos.

Também pode ser usado para verificar a presença de glicose na urina. Caso ocorra, a urina será chamada de "glicosúria" e pode ser indicativa de diabetes mellitus, embora não sirva para diagnosticar a doença. Isso se deve aos falsos positivos que podem ser dados por outras substâncias redutoras, como o ácido ascórbico durante a ingestão de complexos vitamínicos, algumas drogas etc.

Em relação aos açúcares redutores, também podemos falar sobre a reação de Maillard, que é o que eles dão quando cozinham alimentos, em que adquirem um aspecto, sabor e aroma de certa caramelização, mas que podem se tornar cancerígenos .

Independentemente dos usos dos açúcares redutores, uma vez que a reação é realizada e é capaz de reduzir a outros reagentes, o carbono anomérico se torna oxidante. Apenas o estado de oxidação do oxigênio do carbono anomérico determina se o açúcar está reduzindo ou não reduzindo, o outro grupo hidroxila (OH) da molécula não intervém no processo.

Referências

  1. Champe, P.C., Harvey, R.A. & Ferrier, D.R. (2005). Revisões ilustradas: Bioquímica (3um). Baltimore.
  2. Chang, S. (n.d.). Um guia para o carbono anomérico. Obtido em web.chem.ucla.edu.
  3. UCLA (2015). Carbono Anomérico. Retirado em 1 de janeiro de 2017, de chem.ucla.edu.
  4. A reação de Maillard. (n.d.) Retirado de chm.bris.ac.uk.