Inchimica, l'anomeria consiste in unaisomeria geometrica peculiare deicarboidrati all'interno della categoria degliepimeri.
L'anomeria si realizza quando uno dei duestereoisomeri di unsaccaride ciclico differisce solamente nella configurazione del carbonioemiacetalico o di quelloemichetalico, che diviene quindi il carbonio anomerico.
Il processo di conversione di un anomero nell'altro viene detto "anomerizzazione" ed è l'analogo anomerico dell'epimerizzazione tra gli epimeri.
Due anomeri sono designati alfa (α) o beta (β), in funzione della relazione configurazionale tra ilcentro anomerico e l'atomo anomerico di riferimento; essi sono pertanto degli stereodescrittori relativi.[1]
Il centro anomerico negliemiacetali è il carbonio anomerico C-1, che è attaccato all'ossigeno emiacetalico nell'anello; negliemichetali è il carbonio C-2, attaccato all'ossigeno emichetalico. Neglialdoesosi e nei carboidrati a più basso numero di carbonio, l'atomo anomerico di riferimento è lo stereocentro più lontano dall'atomo anomerico nell'anello . Nell'α-D-glucopiranosio l'atomo di riferimento è il C-6.
Se nellaproiezione di Fischer[2] l'atomo di ossigeno esociclico nel centro anomerico è inisomeriacis (cioè dallo stesso lato) con l'ossigeno esociclico attaccato all'atomo di riferimento anomerico (nel gruppo OH), allora l'anomero è designato α. Se i due atomi di ossigeno sono in isomeriatrans (su lati opposti), l'anomero è definito β.[3] Per i composti ciclici tuttavia l'uso della proiezione di Fischer è complicato e poco comune.
Se si confrontano le configurazioni assolute del carbonio anomerico e dell'atomo di riferimento, allora esse sono diverse (S,R o R,S) nell'anomeroα e uguali (R,R or S,S) nell'anomeroβ.
Quando uno zucchero forma unasoluzione acquosa esso tende ad assumere una strutturaemiacetalica oemichetalica più stabile. In questo modo formando un ciclo a sei atomi, definito ciclopiranosico per la similitudine con la struttura delpirano, l'idrossile delcarbonio 5 si lega con il carbonio carbonilico in posizione 1: taleatomo di carbonio, definitocarbonio anomerico, diviene un nuovostereocentro. Il gruppo -OH formatosi sul carbonio anomerico può trovarsi in due differenti posizioni alternative: sotto ilpiano in cui giace lamolecola ciclica oppure sopra tale piano. I due differenti isomeri vengono in questo caso definitianomeri.[4] In particolare l'anomero α rappresenta la struttura in cui l'ossidrile sul carbonio 1 si trova sotto al piano della molecola, mentre nell'anomero β questo ossidrile è sito sopra il piano della molecola.
Analoga discussione è valida per l'altra forma ciclica stabile in cui possono presentarsi i carboidrati, ovvero la strutturafuranosica (per analogia con ilfurano) con ciclo penta-atomico formato quando stavolta il gruppo -OH del carbonio 4 si lega al carbonile in posizione 1.
In generale l'anomero β risulta la forma più stabile in quanto la repulsione tra -OH (1) e l'ossidrile adiacente è minore, essendo il gruppo ossidrilico sul carbonio anomerico in posizione equatoriale (repulsioni diassiali minime). Esistono però delle eccezioni, come le soluzioni acquose dimannosio, in cui prevale l'anomero α (effetto anomerico).
L'anomerizzazione è il processo di conversione di un anomero nell'altro. Per glizuccheri riducenti, l'anomerizzazione avviene rapidamente in soluzione; il processo è reversibile e tipicamente tende a produrre una mistura anomerica in cui si raggiunge una configurazione di equilibrio tra i due singoli anomeri.
Il rapporto tra i due anomeri è specifico per un determinato zucchero. Nel caso delD-glucosio, indipendentemente dalla configurazione iniziale, la soluzione tenderà ad una mistura con all'incirca il 64% di β-D-glucopiranosio e il 36% di α-D-glucopiranosio. Al variare del rapporto relativo dei due anomeri, varia anche la rotazione ottica; questo fenomeno è noto comemutarotazione.
La diversità nella struttura degli anomeri comporta anche differenti effetti stabilizzanti e destabilizzanti. I maggiori contributi alla stabilità di un dato anomero sono dati da:
Nel caso delD-glucopiranoside, l'anomero β è il più stabile. L'effetto principale in questo caso è l'assenza di interazioni 1,3-diassiali. Per ilD-mannopiranosio è l'anomero α il più stabile, perché questa forma evita la repulsione dipolare tra l'ossidrile anomerico e l'ossidrile sul carbonio adiacente nell'anello.
Poiché i due anomeri sono l'uno ildiastereoisomero dell'altro, essi possono anche differire nelle proprietà chimiche e fisiche. Una delle più importanti proprietà fisiche che sono utilizzate per studiare gli anomeri è ilpotere rotatorio, che può essere valutato attraverso lapolarimetria.
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