Номер 7, страница 340 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 59. Строение моносахаридов. Линейные и циклические структуры. Глава 6. Биологически активные вещества - номер 7, страница 340.

Условие.

7. Рибоза — это моносахарид, альдопентоза. Линейная структура $D$-рибозы в проекции Фишера имеет вид

$$ \begin{array}{c} \text{H} \\ \vert \\ \text{C=O} \\ \vert \\ \text{H}-\text{C}-\text{OH} \\ \vert \\ \text{H}-\text{C}-\text{OH} \\ \vert \\ \text{H}-\text{C}-\text{OH} \\ \vert \\ \text{CH}_2\text{OH} \end{array} $$

Опишите процесс образования фуранозного цикла $D$-рибозы и изобразите структуры $\alpha$- и $\beta$-рибозы в проекции Хеуорса.

Решение.

Решение 2.

Решение

В водных растворах моносахариды, такие как D-рибоза, существуют в равновесии между ациклической (линейной) формой и циклическими формами. Образование циклической формы происходит в результате внутримолекулярной реакции между альдегидной группой и одной из гидроксильных групп.

Для образования пятичленного фуранозного цикла D-рибозы гидроксильная группа при четвертом атоме углерода (C-4) выступает в роли нуклеофила. Неподеленная электронная пара атома кислорода этой группы атакует электрофильный атом углерода альдегидной группы (C-1). Эта реакция является внутримолекулярным присоединением с образованием циклического полуацеталя.

В результате этой реакции бывший карбонильный атом углерода C-1 становится асимметрическим и называется аномерным. Образуется новая гидроксильная группа, называемая полуацетальной или гликозидной. В зависимости от пространственного расположения этой новой гидроксильной группы относительно плоскости кольца образуются два диастереомера, называемые аномерами: α-аномер и β-аномер.

Для изображения циклических структур рибозы используются проекции Хеуорса. Переход от проекции Фишера к проекции Хеуорса осуществляется по следующим правилам.

Правило 1: Гидроксильные группы, находящиеся в проекции Фишера справа от углеродной цепи, в проекции Хеуорса располагаются под плоскостью кольца (внизу).

Правило 2: Для сахаров D-ряда концевая группа $CH_2OH$ (в данном случае у C-4) располагается над плоскостью кольца (вверху).

Правило 3: В α-аномере аномерная гидроксильная группа (у C-1) находится в транс-положении к группе $CH_2OH$ (то есть направлена вниз).

Правило 4: В β-аномере аномерная гидроксильная группа (у C-1) находится в цис-положении к группе $CH_2OH$ (то есть направлена вверх).

Схематично процесс циклизации D-рибозы выглядит следующим образом:

В результате образуются две циклические формы D-рибозы в фуранозной форме (рибофуранозы), которые являются аномерами.

α-D-рибофураноза:

β-D-рибофураноза:

Ответ:

Образование фуранозного цикла D-рибозы происходит путем внутримолекулярной нуклеофильной атаки гидроксильной группы при C-4 на карбонильный углерод C-1, что приводит к формированию пятичленного циклического полуацеталя. При этом атом C-1 становится аномерным, что обуславливает существование двух аномеров: α- и β-рибофуранозы. Их структуры в проекции Хеуорса представлены ниже.

Структура α-D-рибофуранозы:

Структура β-D-рибофуранозы: