生物分子、聚合物與合成
異頭物(anomer)
/ AN-oh-mer /
當糖從開鏈捲成環,原本是羰基的那個碳變成了一個新的手性中心——而新手性中心可以有兩種造法。這兩種可能就是異頭物:同一種糖的兩種環式,只在那一個碳上有差別,分別叫α和β。它們不是兩種不同的糖,而是同一分子的兩副面孔,在水中會緩慢地相互翻轉。
想像一下:開鏈葡萄糖合攏時,鏈上的羥基可以從平面羰基碳的上面或下面去攻擊。羰基碳本來沒有手性,環上的異頭碳卻有了。如果新生的 -OH 朝下(與頂端的 CH2OH 相反一側,畫在環的下方),就是α-異頭物;如果朝上(與 CH2OH 同側),就是β-異頭物。區別僅在這一個碳——異頭碳——的構型上。因為它們只在若干立體中心中的一個上不同,異頭物是非對映異構體的一個特例,單給了一個名字。把純α-葡萄糖放在水裡,它會部分打開回到開鏈,再以β重新合攏,直到達到一個平衡混合物——這個過程可以透過旋光度緩慢變化看到,叫做變旋。
異頭物值得起個名字,是因為這一個碳做了大量的工作。糖苷鍵是α還是β,決定了一串葡萄糖到底是可消化的澱粉,還是不可消化的纖維素:人有能切α鍵的酶,卻沒有切β鍵的,所以我們吃麵包卻不吃木頭。食物與柴火之間的全部差別,就住在這個異頭碳上。
把純α-D-葡萄糖溶在水裡,它的比旋光度從 +112 度開始,隨著α和β達到平衡(約 36% α、64% β)逐漸漂移到 +52.7。純β-葡萄糖從 +18.7 開始,向上漂移到同一個 +52.7。這種漂移就是變旋。
異頭物在水中經由開鏈相互轉化,最終落到固定的α:β比例——表現為變旋。
異頭物是非對映異構體,不是對映異構體——它們只在一個中心上不同而非全部,因此物理性質(熔點、旋光,甚至味道)也不同。α和β是相對於參考碳來約定的,並非在每張圖裡都簡單等於「上」和「下」。
又稱
另見