Assegnare la configurazione relativa di una molecola chirale

[Questo breve articolo si propone di chiarire alcuni dubbi riguardanti la configurazione D/L di amminoacidi e zuccheri; si rivolge pertanto a tutti coloro che hanno già studiato o stanno studiando la Chimica Organica e che quindi conoscono alcuni argomenti di base quali le proiezioni di Fischer, le regole di Chan Ingol e Prelog, e altri argomenti simili].
D e L riguardano la configurazione relativa di una molecola chirale, ma non centra nulla con il potere ottico rotatorio, che è un dato sperimentale e che comunque viene indicato con (+) ( ruota il piano della luce polarizzat verso destra) o (-) ( ruota il piano della luce polarizzat verso sinistra)
Una molecola chirale possiede uno o più carboni chirali a ciascuno dei quali viene assegnata la configurazione assoluta R o S in base alle regole C.I.P.
All'intera molecola, in alcuni casi, può essere assegnata una configurazione relativa
prendendo come riferimento la gliceraldeide, che esiste in due forme enantiomeriche:
:::::CHO
:::::|
H-C-OH
:::::|
::::CH2OH
scritta così, come un normale monosaccaride, il suo unico C chirale ha configurazione assoluta R; l'intera molecola ha invece configurazione relativa D, poichè ha il gruppo OH a Destra
e, PER PURO CASO, si è visto che è pure destrogira (+) il suo enantiometro
:::::::CHO
:::::::|
HO-C-H
::::::|
::::::CH2OH
ha configurazione assoluta del C chirale S, configurazione relativa L (poichè l'OH è a sx) e, sempre per caso, è levogira (-) quindi la (+)-D-gliceraldeide ha come nome IUPAC:
(R)-2,3-diidrossipropanale
mentre la (-)-Lgliceraldeide ha nome IUPAC
(S)-2,3-diidrossipropanale

per assegnare la configurazione relativa agli alfa amminoacidi, basta immaginare COOH al posto di CHO, R al posto di CH2OH e NH2 al posto di OH, se viene una struttura come questa

::::COOH
:::::|
H-C-NH2
:::::|
::::R

o cmq ad essa riconducibile (con la regola del doppio scambio: ricordati che queste sono rappresentazioni di Fischer!)
:::::::::H
::::::::::|
H2N-C-COOH
::::::::::|
::::::::::R
allora si tratta di un L-amminoacido!
Per quanto riguarda i monosaccaridi, il punto di riferimento per assegnare all’intera molecola la configurazione relativa D o L, è l’ultimo atomo di carbonio chirale.
Prendiamo ad esempio questo monosaccaride:
:::::::CHO
::::::::|
HO-C-H
::::::::|
:::H-C-OH
::::::::|
:::H-C-OH
::::::::|
HO-C-H
:::::::|
::::::CH2OH
Si tratta di un aldoesoso, con 4 atomi di carbnio chirali (C-2 con configurazione assoluta S, C-3 con configurazione assoluta R, C-4 con configurazione assoluta R e C-5 con configurazione assoluta S), il suo nome IUPAC sarà pertanto:
(2S, 3R, 4R, 5S)-2,3,4,5,6-pentaidrossiesanale
Se ora osserviamo la posizione del gruppo OH sull’iultimo atomo di C chirale, il C-5, vediamo che queso è posto a sinistra, come nella molecola della L-gliceraldeide, per cui tale struttura ha configurazione relativa L.
Di fatto si tratta del L-Galattosio!
Il suo enantiometro, il D-Galattosio, ha invece la seguente struttura:
:::::::CHO
::::::::|
:::H-C-OH
::::::::|
HO-C-OH
::::::::|
HO-C-OH
:::::::|
:::H-C-OH
::::::::|
:::::::CH2OH
Con il gruppo OH a destra!

Si fa riferimento all’ultimo atomo di C chirale, perché teoricamente tutti i monosaccaridi possono essere preparati a partire dalla gliceraldeide attraverso una serie di reazioni ripetute che coinvolgono il C carbonilico, ma non il C chirale, che mantiene pertanto inalterata la sua configurazione ad ogni passaggio della sintesi.
Il monosaccaride così sintetizzato ha come ultimo C chirale della catena, proprio il C chirale della gliceraldeide di partenza:

:::CHO
::::|
H-C-OH
::::|
::::CH2OH
↓
↓
↓
:::::::CHO
:::::::|
:::H-C-OH
:::::::|
HO-C-OH
:::::::|
HO-C-OH
:::::::|
:::H-C-OH
:::::::|
::::::CH2OH
per cui l’intera molecola di monosaccaride ha la stessa configurazione relativa della molecola di gliceraldeide da cui può essere sintetizzato:
se ha l’OH a destra, deriva formalmente dalla D-gliceraldeide e quindi è un monosaccaride della serie L;
se ha l’OH a sinistra, deriva formalmente dalla L-gliceraldeide e quindi è un monosaccaride della serie L.

Dott. Stefania Michelotti
Nickname: lachimica