Química Orgânica 2 · Nitrogen and biological molecules
Estrutura e equilíbrios dos carboidratos
Uma lição resolvida gratuita e 80 problemas de prática em que você mesmo desenha cada seta curva.
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Prática grátis de setas curvas: escolha um mecanismo
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- Ring closure of D-glucose to β-D-glucopyranose
- Close an aldose chain
- Activate an anomeric acetal
- Rearranjo de Amadori da imina D-glicose–glicina
- Acetal 4,6-O-benzilidênico do metil α-D-glicopiranosídeo
- Oxidação da D-glicose a ácido D-glicônico com água de bromo
- Oxidation of glyceraldehyde to glyceric acid with bromine water
- Hidrólise ácida da celobiose a duas D-glicoses
- Glyceraldehyde to dihydroxyacetone through an enediol
Ver todos os 80 problemas de estrutura e equilíbrios dos carboidratos →
O que você vai aprender
- Connect aldose and ketose carbonyls with cyclic hemiacetal or hemiketal structures.
- Distinguish D/L designation, epimers, anomers, and optical rotation.
- Predict mutarotation and reducing behavior from anomeric connectivity.
Lição gratuita
O texto da lição resolvida. No Arrow Lab, cada etapa vem com as estruturas e as setas desenhadas.
Ler a aula gratuita (5 partes)
Classify the open-chain structure first
A carbohydrate with a terminal aldehyde is an aldose; one with an internal ketone is a ketose. Count all carbons independently to obtain names such as aldotetrose or ketohexose. The Fischer drawing here is an aldotetrose with OH on the right at both stereocenters. Fischer horizontal bonds point toward the viewer and vertical bonds away. With carbonyl end at the top, its lowest stereocenter establishes the D family because its OH is on the right.
Ring formation creates an anomeric center
An internal OH can add to the carbonyl carbon to give a cyclic hemiacetal from an aldose or a hemiketal from a ketose. The former carbonyl carbon is the anomeric carbon. For an aldose it now has a bond to ring oxygen and a separate OH, not two unrelated ether groups. A five-membered ring is called furanose and a six-membered ring pyranose; count the oxygen as a ring atom. Cyclization can create two configurations at the new anomeric center.
Use precise stereochemical comparisons
Anomers differ only at the anomeric center; epimers differ at one stereocenter more generally. D and L specify relative configuration, not positive or negative optical rotation. For a conventional Haworth drawing of a D sugar with its reference CH₂OH group above the ring, an anomeric OH below the ring is alpha and above is beta. In a worked comparison of such drawings, moving only that OH from down to up changes alpha to beta without changing D to L.
Anomeric connectivity controls exchange
A free hemiacetal can open to a carbonyl and close again, interconverting anomers and causing mutarotation. Converting its anomeric OH to OR makes an acetal glycoside and blocks simple neutral-water ring opening at that site. Acid-catalyzed glycoside hydrolysis restores a free hemiacetal through activated C–O cleavage and water addition. Reducing behavior requires access to an oxidizable form under the stated test conditions; a disaccharide may retain one free anomeric site even though the other participates in a glycosidic bond.
What to carry forward
Identify the former carbonyl carbon, count ring atoms, and inspect whether the anomeric site is a free hemiacetal or an acetal. Keep D/L, alpha/beta, and rotation sign as different descriptors.
Problemas de prática (80)
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Desenhe o mecanismo 37
Mais problemas
- Close an aldose chainForm a five-membered hemiacetal through intramolecular carbonyl addition and protonation.
- Activate an anomeric acetalShow acid activation and glycosidic cleavage without inventing direct loss of methoxide.
Glicação e o rearranjo de Amadori
- Rearranjo de Amadori da imina D-glicose–glicinaDesenhe o rearranjo de Amadori catalisado por ácido acético: formação do íon imínio, perda do H de C2 gerando o 1,2-enaminol e tautomerização à 1-amino-1-desoxicetose.
Derivados de açúcares
- Acetal 4,6-O-benzilidênico do metil α-D-glicopiranosídeoDesenhe a formação, promovida por ZnCl2, do acetal 4,6-O-benzilidênico a partir do metil α-D-glicopiranosídeo e do benzaldeído, passando pelo hemiacetal e pelo íon oxocarbênio.
Redução e oxidação de açúcares
- Oxidação da D-glicose a ácido D-glicônico com água de bromoDesenhe as etapas de hidrato, hipobromito e perda do C–H pelas quais a água de bromo oxida o C1 da D-glicose a ácido D-glicônico.
- Redução da D-frutose a D-glucitol e D-manitolDesenhe o boro-hidreto se adicionando a cada face da cetona de C2 da D-frutose e a água protonando cada alcóxido, gerando os alditóis epiméricos D-glucitol e D-manitol.
- Redução da D-glicose a D-glucitol (sorbitol) com NaBH4Desenhe a transferência de hidreto do boro-hidreto para o aldeído de cadeia aberta da D-glicose e a protonação do alcóxido pela água, gerando D-glucitol.
- Redução da D-manose a D-manitol com NaBH4Desenhe a redução da D-manose de cadeia aberta com boro-hidreto e o tratamento (workup) ácido que protona o alcóxido, gerando D-manitol.
- Oxidação da D-glicose a ácido D-glicárico com ácido nítricoDesenhe como o ácido nítrico diluído e morno oxida as duas extremidades da D-glicose, passando por hidratos e ésteres de nitrato, até o ácido dicarboxílico ácido D-glicárico.
Reduction and oxidation of sugars
- Oxidation of glyceraldehyde to glyceric acid with bromine waterDraw hydration of the glyceraldehyde aldehyde, bromination of a hydrate OH and the elimination of bromide with C–H loss that gives glyceric acid.
- Reduction of glyceraldehyde to glycerolDraw hydride delivery from borohydride to the aldehyde carbon of glyceraldehyde and protonation of the alkoxide to glycerol.
Glicosídeos
- Hidrólise ácida da celobiose a duas D-glicosesDesenhe a hidrólise catalisada por ácido da ligação glicosídica β(1→4) da celobiose, passando pelo íon glicosil-oxocarbênio, até duas moléculas de D-glicose.
- β-Metil glicosídeo de Koenigs–Knorr a partir da acetobromoglicoseDesenhe a reação de Koenigs–Knorr promovida por prata entre a acetobromoglicose e o metanol, incluindo o íon dioxolênio do acetato de C2 que leva ao β-glicosídeo 1,2-trans.
- Hidrólise ácida da lactose a D-galactose e D-glicoseDesenhe a hidrólise catalisada por ácido da ligação glicosídica β(1→4) da lactose, passando pelo íon galactosil-oxocarbênio, até D-galactose e D-glicose.
- Metil α-D-manopiranosídeo por glicosilação de FischerDesenhe a glicosilação de Fischer da α-D-manopiranose com metanol catalisada por HCl, passando pelo íon oxocarbênio, até o metil α-D-manopiranosídeo.
- Metil β-D-ribofuranosídeo por glicosilação de Fischer cinéticaDesenhe a glicosilação de Fischer da β-D-ribofuranose com metanol catalisada por HCl, passando pelo íon furanosil-oxocarbênio, até o metil β-D-ribofuranosídeo.
- Hidrólise ácida da sacarose a D-glicose e D-frutoseDesenhe a hidrólise da sacarose catalisada por ácido, em que se forma o íon frutofuranosil-oxocarbênio e a água o captura, gerando D-glicose e D-frutose.
Enediols and epimerization
- Glyceraldehyde to dihydroxyacetone through an enediolDraw hydroxide removing the α-hydrogen of glyceraldehyde, protonation to the enediol, deprotonation of the C2 OH and reprotonation at C1 to dihydroxyacetone.
- Epimerization of D-glucose to D-mannoseDraw hydroxide removing the C2 hydrogen of open-chain D-glucose and water reprotonating C2 from the opposite face to give D-mannose.
Hemiacetais e anômeros
- Ciclização da D-frutose a β-D-frutofuranoseDesenhe a formação de hemicetal catalisada por ácido, em que a hidroxila de C5 da D-frutose se fecha sobre a cetona de C2, gerando a β-D-frutofuranose.
- Ciclização da D-frutose a β-D-frutopiranoseDesenhe a formação de hemicetal catalisada por ácido, em que a hidroxila de C6 da D-frutose se fecha sobre a cetona de C2, gerando a β-D-frutopiranose de seis membros.
- Mutarrotação da α-D-galactopiranose a β-D-galactopiranoseDesenhe a abertura do anel da α-D-galactopiranose catalisada por ácido até o aldeído de cadeia aberta e seu novo fechamento pela face oposta de C1, gerando a β-D-galactopiranose.
- Ciclização da D-galactose a β-D-galactopiranoseDesenhe a formação de hemiacetal catalisada por base: o hidróxido desprotona a hidroxila de C5 da D-galactose, o alcóxido se adiciona a C1 e a água protona o oxigênio anomérico.
- Ciclização da D-manose a α-D-manopiranoseDesenhe a formação de hemiacetal catalisada por ácido, em que a hidroxila de C5 da D-manose se adiciona ao aldeído de C1, gerando a α-D-manopiranose.
- Ciclização da D-ribose a β-D-ribofuranoseDesenhe a formação de hemiacetal catalisada por ácido, em que a hidroxila de C4 da D-ribose se adiciona ao aldeído de C1, gerando a β-D-ribofuranose de cinco membros.
Sugar derivatives
- 6-O-Acetyl-β-D-glucopyranose from acetic anhydrideDraw the C6 hydroxyl of β-D-glucopyranose adding to acetic anhydride, loss of acetate from the tetrahedral intermediate and pyridine removing the proton.
Hemiacetals and anomers
- Ring closure of D-glucose to β-D-glucopyranoseDraw the C5 hydroxyl adding to the C1 aldehyde of D-glucose and the water-relayed proton transfer that gives the β-pyranose hemiacetal.
- Mutarotation of β-D-glucopyranose to α-D-glucopyranoseDraw acid-catalysed opening of the β-glucopyranose ring to the protonated aldehyde and reclosure on the other face to α-D-glucopyranose.
Alongamento e degradação da cadeia
- Cianidrinas de Kiliani–Fischer a partir da D-arabinoseDesenhe o cianeto catalítico se adicionando a cada face do aldeído da D-arabinose e o HCN protonando cada alcóxido, gerando as duas cianidrinas epiméricas.
- Degradação de Ruff do D-gliconato a D-arabinoseDesenhe a descarboxilação oxidativa radicalar pela qual o H2O2 e o ferro(III) encurtam o D-gliconato em um carbono, gerando D-arabinose.
- Degradação de Wohl: D-gliconitrila a D-arabinoseDesenhe a reação retro-cianidrina promovida por metóxido, em que a D-gliconitrila perde cianeto e gera D-arabinose.
Chain extension and degradation
- Cyanohydrin formation from D-glyceraldehyde (Kiliani–Fischer)Draw cyanide adding to the aldehyde of D-glyceraldehyde and HCN protonating the alkoxide to the new cyanohydrin stereocentre of the Kiliani–Fischer chain extension.
- Retro-cyanohydrin step of the Wohl degradationDraw methoxide deprotonating the cyanohydrin OH of 2,3-dihydroxypropanenitrile and the alkoxide expelling cyanide to give glycolaldehyde.
Glycosides
- Hydrolysis of maltose to two D-glucoseDraw protonation of the α(1→4) glycosidic oxygen of maltose, release of the reducing glucose unit as the oxocarbenium ion forms, water capture and deprotonation.
- Methyl α-D-glucopyranoside by Fischer glycosylationDraw protonation of the anomeric OH, loss of water to the oxocarbenium ion, methanol capture and deprotonation to methyl α-D-glucopyranoside.
- Hydrolysis of methyl β-D-glucopyranoside to D-glucoseDraw protonation of the glycosidic oxygen, loss of methanol to the oxocarbenium ion, water capture and deprotonation to β-D-glucopyranose.
Osazones and sugar tests
- Glyceraldehyde phenylhydrazone, first stage of osazone formationDraw phenylhydrazine adding to the aldehyde of glyceraldehyde, the acetic acid-mediated proton transfers and loss of water to the phenylhydrazone.
Preveja o produto 11
Mais problemas
- Locate the remaining reducing endPredict reducing behavior from two specified anomeric sites.
Derivados éter/éster
- Glicose com excesso de anidrido acético e piridinaPreveja o éster formado quando a glicose é totalmente acetilada.
- Permetilação da D-glicose seguida de hidrólise ácidaPreveja o resultado da metilação exaustiva seguida de hidrólise da glicose.
Reações: oxidação
- Oxidação da D-glicose com água de bromoEscolha a estrutura formada quando a água de bromo oxida a D-glicose.
- Oxidação da D-glicose com ácido nítrico mornoPreveja o produto de uma aldose com ácido nítrico morno.
- Alongamento da cadeia da D-arabinose por Kiliani–FischerPreveja as aldo-hexoses formadas pela síntese de Kiliani–Fischer a partir da D-arabinose.
- Redução da D-glicose com boro-hidreto de sódioPreveja o alditol formado pela redução de uma aldose.
- Teste de Benedict com D-glicosePreveja o resultado do teste de Benedict para uma aldose.
- Degradação de Wohl da D-glicosePreveja a aldopentose formada pela degradação de Wohl da D-glicose.
Glicosídeos: formação/hidrólise, redutores vs. não redutores
- Metil glicosídeo a partir de D-glicose e metanol/HClPreveja o produto da D-glicose com metanol e ácido.
- Hidrólise do metil α-D-glicopiranosídeo em ácido aquosoPreveja os produtos da hidrólise ácida de um metil glicosídeo.
Classificar 16
Mais problemas
- Read a Fischer projectionAssign carbon count and D/L family without inferring optical rotation.
Cyclization: Haworth/chair, α/β anomers, pyranose/furanose
- α or β?Assign α or β to a D-pyranose drawn as a Haworth projection.
Dissacarídeos
- Ligação glicosídica da celobioseClassifique a ligação entre as unidades de glicose da celobiose.
- Do que é feita a lactoseIdentifique os monossacarídeos e a ligação da lactose.
- Ligação glicosídica da maltose e caráter redutorClassifique a ligação da maltose e diga se ela é redutora.
Polissacarídeos
- Monômero da quitinaIdentifique a unidade que se repete e a ligação da quitina.
- Ligação nos pontos de ramificação do glicogênioIdentifique a ligação glicosídica nos pontos de ramificação do glicogênio.
Classification
- Aldose or ketose?Classify monosaccharides by carbonyl type and carbon count.
- D or L?Assign D or L to a sugar from its Fischer projection.
- Spot D-glucoseRecognize D-glucose among its stereoisomers.
Aminoaçúcares, desoxiaçúcares, ácidos de açúcares, vitamina C
- Como a 2-desoxirribose difere da riboseIdentifique a diferença estrutural entre a 2-desoxi-D-ribose e a D-ribose.
Epimers, enantiomers, diastereomers among sugars
- D- vs L-glucoseName the relationship between D- and L-glucose.
- C2 epimersName the relationship between D-glucose and D-mannose.
- Glucose vs galactoseIdentify the relationship between D-glucose and D-galactose.
Glicosídeos: formação/hidrólise, redutores vs. não redutores
- O metil glicosídeo é um açúcar redutor?Classifique um metil glicosídeo como redutor ou não redutor.
Ciclização: Haworth/cadeira, anômeros α/β, piranose/furanose
- Anel de piranose ou de furanose?Dê nome a um açúcar cíclico a partir do tamanho do anel (piranose ou furanose).
Comparar 2
- Compare two stereochemical changesDistinguish a non-anomeric epimer pair from an anomer pair.
- Ligação do amido versus a da celuloseCompare as estruturas do amido e da celulose.
Calcular 6
Mais problemas
- Calculate an equilibrium mixtureInfer anomer fractions from a supplied linear optical-rotation model.
Cálculos: rotação óptica, contagem de isômeros, equilíbrio
- Número de estereoisômeros de aldopentosesConte os estereoisômeros de uma aldopentose de cadeia aberta.
- Rotação específica de uma solução de D-glicose em equilíbrioCalcule a rotação específica a partir da rotação observada, da concentração e do caminho óptico.
Classification
- Fructose countCount stereocentres in an open-chain ketohexose.
- Count stereocentresCount the stereocentres in an open-chain aldohexose.
Ciclização: Haworth/cadeira, anômeros α/β, piranose/furanose
- Porcentagem de α-D-glicose no equilíbrio de mutarrotaçãoCalcule a fração de anômeros da glicose no equilíbrio a partir das rotações específicas.
Encontre o erro 1
- Diagnose absent mutarotationExplain why a methyl glycoside lacks neutral-water anomer equilibration.
Interprete as evidências 3
Mais problemas
- Assign anomeric configurationUse a supplied Haworth reference instead of equating alpha with D.
Cyclization: Haworth/chair, α/β anomers, pyranose/furanose
- Find the anomeric carbonLocate the anomeric carbon in a cyclic sugar.
Ciclização: Haworth/cadeira, anômeros α/β, piranose/furanose
- Carbono anomérico da D-frutofuranoseLocalize o carbono anomérico na forma de furanose da D-frutose.
Trabalhe de trás para frente 1
- Recover the ring-forming atomsIdentify anomeric carbon and ring size for ketose cyclization.
Planeje uma síntese 1
- Choose an equilibration strategyConnect glycoside hydrolysis with restoration of anomer exchange.
Explique por quê 2
Ciclização: Haworth/cadeira, anômeros α/β, piranose/furanose
- O que significa mutarrotaçãoExplique a mutarrotação como a interconversão dos anômeros α/β pela forma de cadeia aberta.
Dissacarídeos
- Por que a sacarose é um açúcar não redutorExplique por que a sacarose dá resultado negativo no teste de açúcar redutor.
Travou em estrutura e equilíbrios dos carboidratos? Escaneie o problema.
Tire uma foto da reação da sua lista ou do livro e desenhe o mecanismo com cada seta corrigida. 1 scan grátis agora, sem cadastro; mais 1 com uma conta gratuita.
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