生物分子、聚合物与合成
异头物(anomer)
/ AN-oh-mer /
当糖从开链卷成环,原本是羰基的那个碳变成了一个新的手性中心——而新手性中心可以有两种造法。这两种可能就是异头物:同一种糖的两种环式,只在那一个碳上有差别,分别叫α和β。它们不是两种不同的糖,而是同一分子的两副面孔,在水中会缓慢地相互翻转。
想象一下:开链葡萄糖合拢时,链上的羟基可以从平面羰基碳的上面或下面去攻击。羰基碳本来没有手性,环上的异头碳却有了。如果新生的 -OH 朝下(与顶端的 CH2OH 相反一侧,画在环的下方),就是α-异头物;如果朝上(与 CH2OH 同侧),就是β-异头物。区别仅在这一个碳——异头碳——的构型上。因为它们只在若干立体中心中的一个上不同,异头物是非对映异构体的一个特例,单给了一个名字。把纯α-葡萄糖放在水里,它会部分打开回到开链,再以β重新合拢,直到达到一个平衡混合物——这个过程可以通过旋光度缓慢变化看到,叫做变旋。
异头物值得起个名字,是因为这一个碳做了大量的工作。糖苷键是α还是β,决定了一串葡萄糖到底是可消化的淀粉,还是不可消化的纤维素:人有能切α键的酶,却没有切β键的,所以我们吃面包却不吃木头。食物与柴火之间的全部差别,就住在这个异头碳上。
把纯α-D-葡萄糖溶在水里,它的比旋光度从 +112 度开始,随着α和β达到平衡(约 36% α、64% β)逐渐漂移到 +52.7。纯β-葡萄糖从 +18.7 开始,向上漂移到同一个 +52.7。这种漂移就是变旋。
异头物在水中经由开链相互转化,最终落到固定的α:β比例——表现为变旋。
异头物是非对映异构体,不是对映异构体——它们只在一个中心上不同而非全部,因此物理性质(熔点、旋光,甚至味道)也不同。α和β是相对于参考碳来约定的,并非在每张图里都简单等于“上”和“下”。
又称
另见