Стереоизомерия

Все моносахариды (кроме дигидроксиацетона) содержат хиральные атомы углерода
и имеют стереоизомеры. Простейшая альдоза, глицериновый альдегид, содержит один хиральный атом С и существует в виде двух оптических изомеров
– D и L:

По мере увеличения длины цепи количество
стереоизомеров у альдогексоз растет. В соответствии с числом хиральных центров
существует 4 стереоизомерных альдотетрозы, 8 альдопентоз, 16 альдогексоз и т.д.
В зависимости от конфигурации наиболее удаленного от карбонильной группы
хирального атома С все моносахариды делят на два стереохимических ряда –
D-моносахариды и L-моносахариды:

Подавляющее большинство природных моносахаридов
принадлежит к D-ряду.

Родоначальником ряда D-альдоз является
D-глицериновый альдегид. Остальные D-альдозы могут быть построены на основе
D-глицеральдегида путем последовательной вставки фрагмента СНОН сразу после
карбонильной группы. Стереоизомерные альдозы имеют тривиальные названия.

Уточним стереоизомерные отношения в ряду
D-альдоз. Между собой D-альдозы с одинаковым числом атомов углерода
(D-альдотетрозы, D-альдопентозы, D-альдогексозы и т.д.) являются
диастереомерами. Среди них выделяют особый тип диастереомеров, который называют эпимерами.

Эпимеры – это диастереомеры, которые
отличаются по конфигурации только одного хирального центра.

Например, D-рибоза и D-арабиноза являются эпимерами, так как отличаются
конфигурацией только хирального атома углерода в положении 2. D-глюкоза имеет
несколько эпимеров: D- маннозу по С-2, D-аллозу по С-3, D-галактозу по С-4,
L-иодозу по С-5.

Каждая из D-альдоз имеет энантиомер, относящийся к L-ряду, который может быть
построен аналогично D-ряду на основе L-глицеральдегида. Энантиомером D-глюкозы
является L-глюкоза, D-маннозы – L-манноза и т.д.

Ряд D-кетоз может быть построен на основе
простейшей кетозы – дигидроксиацетона. Названия кетоз образуются из названий
соответствующих альдоз путем введения суффикса "ул”. Для некоторых кетоз
утвердились тривиальные названия.

Дигидроксиацетон не содержит хирального атома С
и не имеет стереоизомеров. Остальные кетозы являются хиральными
соединениями.

В природе широко распространены гексозы
(D-глюкоза, D-галактоза, D-манноза, D-фруктоза) и пентозы (D-рибоза, D-ксилоза,
D-арабиноза). Среди производных моносахаридов наиболее распространенными
являются аминосахара D-глюкозамин и D-галактозамин и дезоксисахар
2-дезокси-D-рибоза.