Title: 1 Isomerie
Course: mebis_chemie-lernprogramme.de_kohlenhydrate_kursvorlage

Offenkettig

Ein Kohlenhydrat benötigt die allgemeine Summenformel Cₙ(H₂O)ₙ von n=3 bis 7

und mindestens eine enthaltenene Carbonylgruppe. Diese kann entweder bei den Aldosen eine Aldehydgruppe sein oder bei den Ketosen eine Ketogruppe am C2-Atom.

Bei den offenkettigen Formen (dargestellt in der Fischer-Projektion) eines Monosaccharids ist immer das D-Isomer ein Enantiomer (=Spiegelbildisomer) zum L-Isomer.

Ein C-Atom mit vier verschiedenen Substituenten ist chiral.

Ein chirales C-Atom, bei dem die Hydroxygruppe in der Fischer-Projektion rechts steht, besitzt R-Konfiguration. Diese Hydroxygruppe steht in der cyclischen Haworth-Projektion am Ring dann ggf. unten (dies gilt aber nicht für das Ring-O-Atom, welches für den Ringschluss durch eine Halbacetal- oder Halbketalbildung benötigt wird).

Eine offenkettige Aldohexose ist zu allen anderen Aldohexosen (außer ihrem direkten D- bzw. L-Isomer) ein Diastereomer. Gleiches gilt für alle Ketohexosen zu allen anderen Ketohexosen und auch für alle Kettenlängen ab drei C-Atomen (Triosen) bis sieben C-Atomen (Heptosen).

Die Unterscheidung von sogenannten Epimeren als Spezielfall von Diastereomeren, die sich in der Stellung einer Hydroxygruppen an genau einem chiralen Zentrum unterscheiden, wird hier vernachlässigt!

Eine offenkettige Aldose ist immer ein funktionelles Isomer zur (vom C3 bis zum letzten C-Atom identischen) entsprechenden Ketose. Durch Keto-Enol-Tautomerie können Aldosen in Ketosen umgewandelt werden und umgekehrt. In alkalischer Lösung stellt sich daher ein Gleichgewicht beider Formen ein. Aus D-Glucose entsteht so ein Gemisch aus D-Glucose (der offenkettigen Aldose selbst), der D-Fructose (als offenkettiger Ketose) und auch D-Mannose als C2-Epimer der ursprünglichen Aldose.

Die Anzahl x der verschiedenen offenkettigen Monosaccharide bei einer gegebenen Anzahl n der Chiralitätszentren ergibt sich aus x = 2ⁿ

Ringförmig

Die α-Form ist zur β-Form des gleichen Rings immer ein Diastereomer, genauer ein sogenanntes Anomer.

Bei Halbacetalen und bei Halbketalen ist eine Ringöffnung leicht möglich und es stellt sich ein Gleichgewicht beider Formen ein. Die mit dieser Gleichgewichtseinstellung einhergehende Veränderung des Drehwinkels wird als Mutarotation bezeichnet.

Ein Sechsring wird als Pyranose- ein Fünfring als Furanoseform bezeichnet.

Eine Pyranoseform ist zur Furanoseform des gleichen Saccharids ein Stellungsisomer.

Das Halbacetal einer ringförmigen Aldose ist ein funktionelles Isomer zum Halbketal einer ringförmigen Ketose.

Beispiel-Fragenvarianten

- Glucose offenkettig bekannt; vgl. mit beliebiger offenkettiger Aldose (geg. Als Abb.) ; gesucht: genauer Isomerietyp
- Aldose beliebiger Kettenlänge gegeben; gesucht: systematischer Name eines funktionellen Isomers
- geg. zwei offenkettige Monosaccharide (als Name oder als Abb.); ges.: genauer Isomeriety
Varianten:
Aldose+Ketose ⇒ funktionelle Isomerie
zwei Aldosen ⇒ Enantiomere oder Diastereomere
zwei Ketosen ⇒ Enantiomere oder Diastereomere
- systematischer Name (bei Monosacchariden mit R/S-Nomenklatur) von Mono- und Disacchariden
- Entscheidung, ob es sich bei Kohlenhydrat-ähnlichen Verbindungen um ein Kohlenhydrat handelt.

Verwende zur Lösung des Übungstests in einem zweiten Browserfenster in je einem Tab die folgenden Lernprogramme:

„Monosaccharider“
chemie-lernprogramme.de/daten/programme/js/monosaccharider
„Hexoser“
chemie-lernprogramme.de/daten/programme/js/hexoser-online
„Pyranoser“
chemie-lernprogramme.de/daten/programme/js/pyranoser
„Disaccharider“
chemie-lernprogramme.de/daten/programme/js/disaccharider-online
„Polymerer“
chemie-lernprogramme.de/daten/help/polymerer/html/3_adglucopyr.html
chemie-lernprogramme.de/daten/help/polymerer/html/4_bdglucopyr.html