Номенклатура углеводов

Номенклатура углеводов сложна и неоднозначна, поэтому в книге даны лишь основные представления о построении названий этих соединений.

Моносахариды, содержащие свободную альдегидную группу, назы­ваются альдозами. Если в состав молекулы входит кетогруппа, то моносахарид носит название кетозы. Глюкоза (d или l) — альдогексоза, фруктоза — кетогексоза. Эти термины характеризуют не только функциональные группы, но и число ато­мов углерода. Общие названия для альдоз указывают на число атомов углерода в молекуле. Так, например, тетрозы, пентозы, гексозы и гептозы содержат четыре, пять, шесть и семь атомов углерода соответственно. Общие названия кетоз образуются вставкой суффикса «ул» в соответствующие названия альдоз, т. е. пентулоза, гексулоза и гептулоза.

Альдозы с тремя и более углеродными атомами и кетозы с че­тырьмя и более углеродными атомами содержат асимметрические центры, образованные атомами углерода с четырьмя различными заместителями. Таким образом, в основу номенклатуры моноса­харидов положена конфигурация молекулы относительно каждого ее асимметрического центра. Чаще же углеводы называют по тривиальной (эмпирической номенклатуре). Во всех случаях первый углеродный атом находится сверху. Другие атомы нумеруются последовательно. Эти формулы называются проекциями Фи­шера, поскольку впервые были предложены Эмилем Фишером более 75 лет назад. Следует отметить, что использование букв d и l в названиях моносахаридов основывается на различии в кон­фигурации, а не на знаке оптического вращения. В соответствии с правилом буквы d и l в названии моносаха­рида указывают на конфигурацию относительно асимметрического центра, наиболее удаленного от альдегидной группы молекулы. Для гексоз таким атомом является углерод С-5, если же в названии соединения необ­ходимо отразить знак оптического вращения, то вводятся символы (+) и (-). Так, например, правовращающая D-глюкоза и левовращающая D-фруктоза могут быть названы D(+)-глюкоза и D(-)-фруктоза

Отнесение всех углеводов к d- или L-ряду осуществляется пу­тем сравнения конфигурации «концевого» асимметрического цент­ра с конфигурацией соответствующего стереоизомера глицериново­го альдегида. Таким образом, структурные формулы для тетроз, пентоз и гексоз, могут быть построены на основе формулы D-глицеринового альдегида путем последователь­ного присоединения атомов углерода с заместителями соответст­вующих конфигураций.

Некоторые названия кетоз не вполне правильны. Например, фруктоза — тривиальное и широко распространенное название, но оно не указывает на стереохимическое соответствие этого соединения какой-либо альдозе. Три асимметриче­ских центра фруктозы имеют ту же конфигурацию, что и у D-apaбинозы, и фруктоза должна была бы иметь название D-арабино-гексулоза. Тем не менее, поскольку для этих соединений такие неправильные назва­ния широко используются в биохимии, они сохранены в данной книге.

Линейные формулы удобны при изображении различных стереоизомеров моносахаридов, но они не показывают дополнительный центр ассиметрии образующийся у пентоз и гексоз при их циклизации. Вместе с тем давно очевидным фактом является, способность гликозидного гидроксида пентоз и гексоз взаимодействовать со стерически сближенными с ними в пространстве спиртовыми группами – у гексоз это пятый углеродный атом, у пентоз – четвертый.

Очевидно, что α- и β- аномеры d-глюкозы обладают шестичленным кольцом, образованным путем соединения первого и пятого углеродных атомов кислород­ным мостиком. Углеводы, содержащие такое кольцо, носят назва­ние пираноз из-за их сходства с пирановым циклом. Альдозы, со­держащие кольцо такого типа, называются альдопиранозами. Таким образом, α -D-глюкоза и β-D-глюкоза есть не что иное, как α-о-глюкопираноза и β-о-глюкопираноза соответственно.

Альдозы могут существовать в виде соединений с пятичленным кольцом, аналогичным фурану; в этом случае их называют альдо-фуранозами. Пятичленные кольца обычны для альдопентоз, как, например, в β-D-рибозе, которую правильно нужно называть β -D-рибофуранозой.

Кетогексоза – фруктоза также образует стабильный пятичленный цикл, поэтому её правильно было бы называть β-о-фруктоза, то есть β-D-фруктофураноза.