a-D-Glükooxiróz
a-D-Glükooxetóz
a-D-Glükofuranóz
a-D-Glükopiranóz
a-D-Glükoszeptanóz
2-Carb-5. A gyűrűs formák és leírásuk
A legtöbb monoszacharid gyűrűs hemiacetál vagy hemiketál formájában létezik. A háromtagú gyűrűt tartalmazó gyűrűs formákat oxiróznak, a négytagút oxetóznak,(13) az öttagút furanóznak, a hattagút piranóznak, a héttagút szeptanóznak, a nyolctagút oktanóznak nevezzük s í. t. A félreértés elkerülése végett a gyűrűzárást jelző helyzetszámokat megadhatjuk: elsőként mindig a karbonil-, másodikként a hidroxilcsoportot kell megadni (példákat l. a 2-Carb-6.4 szabályban). A gyűrűméret megadásának hiánya semmiféle következménnyel nem jár.
Megjegyzés. Az oxiróz, oxetanóz, oktanóz nevek "o" kezdőbetűjét nem hagyjuk ki "o" betűre végződő előtag esetén sem.
Példa:
nonooktanóz és nem nonoktanóz
Amennyiben hangsúlyozni kívánjuk, hogy egy aldóz a nyílt láncú formájáról van szó, az "aldehido-" előtagot használhatjuk. Ketózok esetében "keto-" a megfelelő előtag.
2-Carb-5.2. A Fischer-projekció(7)
Ha a szénhidrát gyűrűs formáját Fischer-projekcióban ábrázoljuk, a gyűrűképzésben résztvevő oxigént hosszú kötéssel kapcsoljuk a(z anomer) szénatomhoz, mint azt az a-D-glükóz különböző gyűrűs formáinak alábbi képletei mutatják (az a és b jelentését l. a 2-Carb-6 szabályban):
a-D-Glükooxetóz
a-D-Glükofuranóz
a-D-Glükopiranóz
a-D-Glükoszeptanóz
2-Carb-5.3. A módosított Fischer-projekció
A gyűrűs formák térbeli viszonyainak érzékeltetésére a módosított Fischer-projekciót használhatjuk. A gyűrűképzésben résztvevő hidroxilcsoportot hordozó C-n szénatomot (glükopiranóz esetében ez a C-5) a C-(n-1) szénatommal összekötő kötése mentén elfordítjuk (a glükopiranóznál ez a C-4 szénatom), hogy mindegyik gyűrűatom (beleértve a gyűrűs oxigént is) ugyanabba a függőleges vonalba kerüljön. Ekkor az oxigénhidat egy hosszú kötéssel jelöljük, ami a papír síkja mögött helyezkedik el, pl.:
2,3,5,6-Tetra-O-acetil-a-D-galaktofuranóz
b-L-Fukopiranóz
b-D-Fruktofuranóz
Így az a-D-glükopiranz C-1 hidroxil- és hidroximetilcsoportja közötti transz-viszony és a b-L-fukopiranóz C-1 hidroxil- és metilcsoportja közötti cisz-viszony világosan látható. Figyeljük meg, hogy a ketózok esetében a Fischer-projekciót másképpen kell módosítani, amint azt a fruktofuranóz példája is mutatja: ebben az esetben a C-2 atomot fordítjuk el a C-3 atommal összekötő kötés mentén úgy, hogy a C-2 és a C-5 atomon elhelyezkedő oxigén alkossa a hosszú kötést.
2-Carb-5.4. A Haworth-képletek
Ezek egyszerűsített perspektivikus ábrázolások. A gyűrű a papír síkjára csaknem merőlegesen helyezkedik el, de egy kissé felülről szemléljük, így a hozzánk közelebb eső élét alulra rajzoljuk, az oxigénatomot tartalmazó távolabbi élét a C-1 szénatommal a jobboldalra. A perspektíva hangsúlyozására a szemlélőhöz közelebb eső gyűrűkötéseket gyakran vastagítjuk.
A következő ábra a D-glükóz piranózgyűrűvé záródását mutatja be, miközben a C-5 atom orientációja megváltozik, hogy a szükséges gyűrűképződés bekövetkezzen. Ez a folyamat a Fischer-projekcióból a módosított Fischer-projekcióba való átmenetnek felel meg.(14)
A fent leírt modell orientációja azt eredményezi, hogy a gyűrűatomok számozásának iránya megegyezik az óramutató járásával. Azok a csoportok, amelyek a Fischer-projekcióban a jobboldalon helyezkednek el, a gyűrű síkja alá kerülnek, a balodalon levők pedig a sík fölé. A D-aldohexózok szokásos Haworth-projekciójában a C-6 atom a gyűrű síkja felett található.
Általában elmondható, hogy annak az aszimmetriacentrumnak konfigurációja szabja meg, hogy a maradék szénlánc a gyűrű síkja fölött vagy alatt található, amelyik a gyűrűoxigént szolgáltatja.
Példák (az a és b használatát l. a 2-Carb-6 szabályban):
b-D-Ribopiranóz
b-D-Ribofuranóz-5-foszfát
a-D-Fruktopiranóz
a-D-Fruktofuranóz-1,6-biszfoszfát
Metil-a-D-glükoszeptanozid
Metil-a-L-altrooxetozid
Metil-b-D-allooxirozid
Megjegyzés. A Haworth-képletek rajzolása során a gyűrűben található szénatomokhoz kapcsolódó hidrogénatomokat gyakran kihagyják, hogy elkerüljék a zsúfoltságot (implicit ábrázolásmód). Jelen dokumentumban, az egyértelműség kedvéért, mindig kiírjuk ezeket a hidrogénatomokat (explicit ábrázolásmód).
2-Carb-5.5. Szokatlan Haworth-képletek
Néha szükséges, hogy olyan Haworth-képleteket rajzoljunk, amelyben a gyűrű más orientációban van (II. ábra), pl. ha nagy térkitöltésű szubsztituens van jelen vagy ha oligo- vagy poliszacharidokhoz kapcsolódó kötéseket kívánunk bemutatni. Ha a gyűrű megfordul [l. pl. a (g)-(l) esetet], számozása az óramutató járásával ellentétes lesz.
II. Ábra. A b-D-glükopiranóz tizenkét lehetséges Haworth-reprezentációja (a hidrogénatomokat gyakran kihagyják az ábrázolásból).
Néhány esetben, különösen, amikor további gyűrűk is vannak jelen, a szerkezeti képleteket a Mills-képletekkel tehetjük világosabbá. Ebben az esetben a fő hemiacetálos gyűrű a papír síkjában van, szaggatott (gyakran ék alakú) kötések az ezen sík alatti, vastag (gyakran ék alakú) kötések az ezen sík fölötti szubsztituenseket jelképezik(15)
Példák:
D-Glükáro-1,4:6,3-dilakton
2-Carb-5.7. A konformáció ábrázolása
A Haworth-projekció síkban elhelyezkedő gyűrűt tételez fel. A monoszacharidok azonban nem planáris konformációban találhatók, ezt a tényt konformációs Haworth-képletekkel ábrázolhatjuk. A különböző konformációk nevezéktanát a 2-Carb-7 szabály ismerteti. Pl. a b-D-glükopiranóz szék konformációban található:
Megjegyzés. A hidrogénatomokat gyakran kihagyják, de néha szükség lehet rájuk a sztereokémiai viszonyok egyértelmű megadásához.
2-Carb-5.8. Az aciklusos láncok konformációi
A nyílt láncú szénhidrátok konformációs leírást kényelmesen elvégezhetjük úgy, hogy bizonyos atomokat a papír síkjában helyezünk el, a többi atomot vagy atomcsoportot pedig ezen sík fölött vagy alatt, mint azt a D-arabinitol vagy a xilitol esete is mutatja (szükséges megjegyeznünk, hogy a legkedvezőbb konformáció nem feltétlenül jelenti azt, hogy mindegyik szénatom ugyanabban a síkban található):(16)
Xilitol