
【化】 anomer
【化】 end group; terminal group
isomer
【化】 isomer
【醫】 isomer; isomeride
端基異構體 (Duān Jī Yì Gòu Tǐ / Anomer)
在糖化學中,端基異構體(英文:anomer)特指環狀單糖分子中因異頭碳(anomeric carbon,即開鍊結構中羰基碳成環後的位置)上羟基(—OH)空間取向不同而形成的立體異構體。這類異構現象是環狀單糖(如葡萄糖、果糖)的專屬特征,其差異僅在于異頭碳的構型,其他手性中心構型完全相同。
異頭碳的構型差異
環化過程中,異頭碳上新生成的半縮醛羟基(hemiacetal hydroxyl)可能位于環平面的上方或下方,形成兩種構型:
來源:《有機化學》(邢其毅等編著),糖類化合物章節
動态平衡與變旋現象
端基異構體在水溶液中可通過開鍊結構相互轉化,達到動态平衡(如D-葡萄糖的α/β比例約為36:64),導緻旋光度變化,稱為變旋現象(mutarotation)。
來源:IUPAC《Compendium of Chemical Terminology》(金皮書)
來源:《生物化學原理》(楊榮武主編),糖類結構與功能章節
成環反應中的立體選擇性
醛糖(如葡萄糖)的醛基與C5羟基反應形成吡喃環時,異頭碳由sp²雜化轉為sp³雜化,産生兩種可能的立體構型(圖1)。
$$
text{開鍊葡萄糖} rightleftharpoons alphatext{-D-吡喃葡萄糖} + betatext{-D-吡喃葡萄糖}
$$
來源:《Advanced Organic Chemistry》(Francis A. Carey),糖類環化反應機理
生物活性差異
端基異構體的構型直接影響糖分子的生物功能:
來源:《Lehninger生物化學原理》(David L. Nelson),糖類代謝章節
參考文獻
端基異構體(又稱異頭物)是糖類化合物中因環狀結構形成而産生的一類特殊差向異構體,其核心特征與形成機制如下:
基本定義
端基異構體是指糖類以氧環式結構存在時,半縮醛/酮碳原子(即異頭碳,如C-1)構型相反的非對映異構體。例如,α-D-葡萄糖和β-D-葡萄糖即為端基異構體。
差向異構體分類
差向異構體指分子中僅一個手性中心構型不同的非對映體,而端基異構體特指差異發生在鍊末端異頭碳的情況。
環狀結構的形成
單糖(如葡萄糖)的醛基/酮基與羟基反應生成環狀半縮醛/酮,導緻原羰基碳(C-1)成為手性中心,産生兩種環狀構型。
α與β構型的判斷
在哈沃斯式中,若異頭碳羟基與最高編號手性碳(如吡喃糖的C-5羟甲基)處于異側為α型,同側為β型。
典型示例
變旋現象
兩種異構體在水溶液中可通過開鍊結構互變,最終達到動态平衡(如D-半乳糖α型與β型的平衡)。
端基異構體的構型差異影響糖類的理化性質(如旋光性、反應活性)及生物學功能(如多糖結構識别)。其英語術語為anomer(源自希臘語“頂端”)。
如需更深入的結構圖示或化學反應示例,可參考有機化學教材或糖化學相關研究文獻。
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