
【化】 anomer
【化】 end group; terminal group
isomer
【化】 isomer
【医】 isomer; isomeride
端基异构体 (Duān Jī Yì Gòu Tǐ / Anomer)
在糖化学中,端基异构体(英文:anomer)特指环状单糖分子中因异头碳(anomeric carbon,即开链结构中羰基碳成环后的位置)上羟基(—OH)空间取向不同而形成的立体异构体。这类异构现象是环状单糖(如葡萄糖、果糖)的专属特征,其差异仅在于异头碳的构型,其他手性中心构型完全相同。
异头碳的构型差异
环化过程中,异头碳上新生成的半缩醛羟基(hemiacetal hydroxyl)可能位于环平面的上方或下方,形成两种构型:
来源:《有机化学》(邢其毅等编著),糖类化合物章节
动态平衡与变旋现象
端基异构体在水溶液中可通过开链结构相互转化,达到动态平衡(如D-葡萄糖的α/β比例约为36:64),导致旋光度变化,称为变旋现象(mutarotation)。
来源:IUPAC《Compendium of Chemical Terminology》(金皮书)
来源:《生物化学原理》(杨荣武主编),糖类结构与功能章节
成环反应中的立体选择性
醛糖(如葡萄糖)的醛基与C5羟基反应形成吡喃环时,异头碳由sp²杂化转为sp³杂化,产生两种可能的立体构型(图1)。
$$
text{开链葡萄糖} rightleftharpoons alphatext{-D-吡喃葡萄糖} + betatext{-D-吡喃葡萄糖}
$$
来源:《Advanced Organic Chemistry》(Francis A. Carey),糖类环化反应机理
生物活性差异
端基异构体的构型直接影响糖分子的生物功能:
来源:《Lehninger生物化学原理》(David L. Nelson),糖类代谢章节
参考文献
端基异构体(又称异头物)是糖类化合物中因环状结构形成而产生的一类特殊差向异构体,其核心特征与形成机制如下:
基本定义
端基异构体是指糖类以氧环式结构存在时,半缩醛/酮碳原子(即异头碳,如C-1)构型相反的非对映异构体。例如,α-D-葡萄糖和β-D-葡萄糖即为端基异构体。
差向异构体分类
差向异构体指分子中仅一个手性中心构型不同的非对映体,而端基异构体特指差异发生在链末端异头碳的情况。
环状结构的形成
单糖(如葡萄糖)的醛基/酮基与羟基反应生成环状半缩醛/酮,导致原羰基碳(C-1)成为手性中心,产生两种环状构型。
α与β构型的判断
在哈沃斯式中,若异头碳羟基与最高编号手性碳(如吡喃糖的C-5羟甲基)处于异侧为α型,同侧为β型。
典型示例
变旋现象
两种异构体在水溶液中可通过开链结构互变,最终达到动态平衡(如D-半乳糖α型与β型的平衡)。
端基异构体的构型差异影响糖类的理化性质(如旋光性、反应活性)及生物学功能(如多糖结构识别)。其英语术语为anomer(源自希腊语“顶端”)。
如需更深入的结构图示或化学反应示例,可参考有机化学教材或糖化学相关研究文献。
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