Explique por que a lactose mostra mutarotação, mas a sacarose não?
Responda:
Porque a lactose contém um carbono anomérico livre, permitindo que ele se equilibre nas formas anoméricas do açúcar. A sacarose não possui carbonos anoméricos disponíveis e, portanto, não pode.
Explicação:
Deixe-me primeiro falar rapidamente um pouco sobre Carbohydrate chemistry e então chegarei à resposta.
Lactose e sucrose são ambos carboidratos ou mais comumente referidos como açúcares. Mais especificamente, eles são disacharrides pois ambos são compostos por unidades de açúcar 2.
Figure 1. The disacharrides Sucrose and Lactose in their ring forms
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
Vamos olhar primeiro a sacarose. A sacarose é produzida pela reação de condensação de um glucose molecule e um fructose molecule. O que basicamente acontece é que o hemiacetal da molécula de glicose reage com o grupo hidroxila da molécula de frutose. Essa reação acaba formando um O-glycosidic bond. [Figure 2] (uma reação que você deve estar familiarizado com a química orgânica)
Figure 2: Sucrose formation
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
a
A Figura 3 abaixo mostra uma reação geral hemiacetal / hemiketal e acetal / cetal.
Figure 3: Hemiacetal/hemiketal and acetal/ketal general reaction
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
a
Durante a formação da sacarose, os carbonos anoméricos das moléculas de glicose e frutose se envolvem para formar a ligação O-glicosídica. A anomeric carbon é o carbono que fazia parte do grupo carbonila da molécula de açúcar antes de reagir internamente com seu próprio grupo hidroxila. Essa reação eventualmente leva à formação do açúcar cíclico.
Figure 4: Anomeric carbon of Glucose
Olhando para a forma de cadeia linear da glicose no lado esquerdo da figura, o carbono carbonil (C1) reage internamente com o grupo hidroxila - aquele ligado ao C5 - para formar um anel membro 5 (o lado direito da figura). O carbono etiquetado 1 é o carbono anomérico
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
O legal dos carbonos anoméricos é que, dependendo de sua estereoquímica, dois anomers (isômeros) podem existir - o α ou de β Formato. Em equilíbrio, os anômeros 2 e a forma de cadeia linear existirão com o β forma predominante em solução. Essas duas formas podem interconverter espontaneamente em um processo chamado mutarotation.
Figure 5: Mutarotation where equilibrium exists between cyclic
and straight chain forms of the sugars
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
a
Para que ocorra a mutação, é necessário que haja uma free anomeric carbon end ou um carbono anomérico que não está envolvido em nenhuma ligação. Se o carbono anomérico não estiver envolvido em nenhum tipo de ligação, ele estará livre para se equilibrar em suas formas isoméricas cíclicas de cadeia linear ou 2.
Bem, a sacarose não pode se equilibrar livremente, já que seus carbonos anoméricos 2 já estão envolvidos na ligação glicosídica.
Figure 6: Sucrose has no available anomeric carbon
A lactose, por outro lado, pode mutarotato, uma vez que possui um carbono anomérico disponível.
Figure 7: Lactose and its free anomeric end
