D- aldoses

1. aldoses- polyhydroxy carbonyl compounds of general formula CnH2nOn belonging to monosaccharides, with their carbonyl group in the terminal position of their non-branched chain (polyhydroxy aldehydes). • According to the number of carbon atoms aldoses there are trioses, tetroses, pentoses, hexoses, heptoses, octoses, etc. According to the configuration at the configurational carbon atom there are aldoses of the D-series and aldoses of the L-series. Aldoses of the D-series can be gradually synthesized from D-glyceraldehyde by the Fischer-Killiani method or the Sowden method. L-Aldoses can be similarly obtained from L-glyceraldehyde. • The configurational prefixes for the systematic nomenclature of aldoses are derived from the trivial names of trioses up to hexoses: D- or L-glycero-, -erythro, -threo, -ribo-, -arabino-, -xylo-, -lyxo-, -allo-, -altro-, -gluco, -manno-, -gulo-, -ido-, -galacto- and -talo-.Most aldoses exist ascyclic hemiacetals or hemiketals. • Each cyclic hemiacetal form of an aldose has two stereoisomers, which are named as anomers. The anomers mutually differ in their physical and chemical properties. The cyclic hemiacetal forms of an aldoses are sometime grouped into homomorphic series. The respective cyclic hemiketal and hemiacetal forms are similarly derived for ketoses, uronic acids and other reducing sugars. • Similarly as cyclohexane or cyclopentane, the cyclic hemiacetal forms do not have a plane arrangement of their ring atoms as shown in the Haworth projection formulae. Thus, e. g., -D-galactopyranose as well as the most common form of D-glucose, -D-glucopyranose preferentially adopt the most stable chair conformation 4C1. The spatial arrangement of the substituents in the preferentially adopted conformation is responsible for the stability and reactivity of aldoses and other saccharides in their cyclic forms. • Aldoses by reduction provide alditols and by oxidation of their terminal carbon atoms provide aldonic acids, uronic acids or aldaric acids.

2. D-aldoses nomenclaturesuffix „-ose“ D-allose D-altrose D-glucose D-mannose D-gulose D-idose D-galactose D-talose

3. Relation between the conformational formula and the Fischer projection D-glyceraldehyde L-threose

4. Ketoses • Polyhydroxy carbonyl compounds of the general formula CnH2nOn belonging to monosaccharides, with their carbonyl group in other than the terminal position of their non-branched chain (polyhydroxy ketones). • According to the number of carbon atoms aldoses there are dihydroxyacetone, tetruloses, pentuloses, hexuloses, heptuloses, octuloses, etc. According to the position of the carbonyl group in the carbon chain there are 2-ketoses (-2-uloses), 3-ketoses (-3-uloses), 4-ketoses(-4-uloses), etc. The most significant and frequent are2-ketoses. D and L series of individual ketoses can be gradually derived from dihydroyacetone. • Most ketoses, similarly like aldoses, exist in cyclic hemiacetal structures. Reactions of ketoses are similar to aldoses except of their reduction to alditols, which provides two epimericalditols

5. D-ketoses Nomenclatural suffix „-ulose“

7. Reason for the special nomenclatureof carbohydrates – the configurational prefixes for one to fpur chiral carbon atoms in the carbohydrate chain significantly simplify systematic nomenclature of carbohydrates

8. Veľkosť kruhu cyklických foriem monosacharidov Prakticky významné sú iba furanózy a pyranózy, ktoré vznikajú spontánnou cyklizáciou acyklických foriem acyklických foriem redukujúcich sacharidov (aldóz alebo ketóz).

9. Cyklické formy -D-aldóz

10. Cyklické formy -D-ketóz

11. Vzťah medzi acyklickou a cyklickou štruktúrou aldóz Acyklické štruktúry aldóz znázornené Fischerovými vzorcami sa jednoducho prekresľujú na ich cyklické Haworthove vzorce po príslušných rotačných operáciach 1 resp. 2, ktorými sa do koncovej pozície acyklického reťazca aldózy premiestňuje hydroxylová skupina zúčastňujúca sa tvorbe furanózovej resp. pyranózovej cyklickej štruktúry svojou adíciou na karbonylovú skupinu pôvodne acyklickej aldózy.

12. pyranóza - šesťčlánková cyklická poloacetálová štruktúra redukujúcich monosacharidov vzniknutá adíciou hydroxylovej skupiny na atóme uhlíka C-5 na karbonylovú skupinu. furanóza - päťčlenná cyklická poloacetálová štruktúra redukujúch monosacharidov vzniknutá adíciou hydroxylovej skupiny na atóme uhlíka C-4 na karbonylovú skupinu. anoméry - dvojice stereoizomérov cyklických poloacetálových foriem (mono)sacharidov líšiace sa len konfiguráciou na anomérnom atóme uhlíka. Rozdeľujú sa na - a -anoméry. -Anoméry majú vo Fischerovom projekčnom vzorci umiestnenú anomérnu hydroxylovú skupinu alebo skupinu z nej vzniknutú derivatizáciou na tej istej strane ako je hydroxylová skupina na referenčnom atóme uhlíka. -Anoméry majú usporiadanie týchto hydroxylových skupín opačné. epiméry - v širšom slova zmysle dvojice stereoizomérov sacharidov líšiacich sa konfiguráciou len na jednom chirálnom atóme uhlíka (s výnimkou anomérneho - anoméry), v užšom slova zmysle dvojice stereoizomérov líšiace sa konfiguráciou na atóme uhlíka bezprostredne susediacom s karbonylovou alebo potenciálnou karbonylovou skupinou sacharidu. Napr. D-glukóza a D-manóza sú epimérne (2-epimérne) aldózy, kyselina D-glukurónová a kyselina D-galakturónová sú 4-epimérne kyseliny urónové. glykóza - súborný (všeobecný) názov pre monosacharidy a oligosacharidy. Od kmeňa glyk- možno vytvoriť ďalšie súborné názvy rôznych typov sacharidových zlúčenín pripojením príslušnej koncovky, napr. glykozidy, glycitoly (syn. alditoly), glykány (syn. polysacharidy), glycidy (syn. sacharidy), atď.

13. D-galaktóza anomeric reference atom -D-galaktofuranóza -D-galaktopyranóza

14. configurationalatom (carbon) anomeric reference atom (carbon) D-mano D-glycero metyl-D-glycero--D-mano-heptopyranozid D-mano L-glycero metyl-L-glycero--D-mano-heptopyranozid (6R)-D-gluko-hexodialdo-6,2-pyranóza

15. Konformačný deskriptor • Jedna cyklická štruktúra sacharidu môže zaujať niekoľko rôznych konformácií, na rozlíšenie ktorých sa používajú konformačné deskriptory. Napr. -D-glukopyranóza môže zaujať dve rôzne stoličkové konformácie, ktoré sa označujú veľkým kurzívovaným písmenom C (chair – stolička) s horným a dolným číslovým indexom atómov uhlíka C-1 a C-4, podľa ich polohy voči rovine stoličkovej konformácie vytvorenej atómami uhlíka C-2, C-3, C-5 a pyranózového atómu kyslíka, t.j. konformér -D-glukopyranóza-4C1 a konformér -D-glukopyranóza-1C4 Haworthov vzorec konformačné vzorce -D-glukopyranóza-1C4 -D-glukopyranóza -D-glukopyranóza-4C1

16. Ostatné konformačné deskriptory (http://www.chem.qmul.ac.uk/iupac/2carb/06n07.html) 1 Methyl β-D-arabinofuranoside-E2 2α-D-Arabinofuranose-3E 3 1,2-O-Isopropylidene-β-L-idofuranose-3T2 4 2,3-O-Isopropylidene-α-D-lyxofuranose-2T1 5α-L-Arabinopyranose-4C1 6 L-Glucono-1,5-lactone-1C4 7 Methyl 2,6-anhydro-α-D-altropyranoside-2,5B 8 1,4-Anhydro-α-D-allopyranose-B1,4 9 1,2-O-Ethylidene-α-D-glucopyranose-1S3 10β-L-Altropyranose-2SO 11 Methyl 2,3-anhydro-5-thio-β-L-lyxopyranoside-5HS 12 2,3-Dideoxy-D-erythro-hex-2-enono-1,5-lactone-5E

17. Conformational formula Haworth projection Mills depiction 1,2:3,4-Di-O-izopropylidén--D-galaktopyranóza D-glukaro-1,4:6,3-dilaktón Three types of structural fomulae are being used in carbohydrate chemistry. The structural formulae of two types of carbohydrate derivatives show the advantages and disadvantages of each of the depictions.