Aunque el sistema R y S, con el que estamos familiarizados, puede utilizarse para designar la configuración absoluta de los centros quirales en los hidratos de carbono, un método más antiguo, propuesto en 1906 por un químico de la Universidad de Nueva York, M. A. Rosanoff, es a menudo la forma preferida de describir la estereoquímica de los azúcares. Esta estrategia utiliza la notación D y L y se determina en base al carbono quiral más alejado del grupo carbonilo C=O (penúltimo carbono):
Después de localizar el carbono más alejado del grupo C=O, se determina la configuración simplemente basándose en la posición del grupo OH:
- En los azúcares D el grupo OH del centro quiral más alejado del carbonilo está a la derecha.
- En los azúcares L el grupo OH del centro quiral más alejado del carbonilo está a la izquierda.
- Al igual que las denominaciones (R) y (S), la notación D y L no está necesariamente relacionada con la rotación óptica. Puede haber un azúcar que sea D-(+) y otro que sea D-(-). Lo mismo para los isómeros L.
- No hay que confundir esto con la notación d y l en minúsculas, ya que éstas sí significan dextrógiro (+) y levógiro (-).
- Carbohidratos – Estructura y Clasificación
- Eritro y Treo
- Azúcares D y L
- Aldosas y Cetosas: Clasificación y Estereoquímica
- Epímeros y Anómeros
- Conversión de Fischer, Haworth, y formas de silla de los carbohidratos
- Mutarotación
- Glucósidos
- Isomerización de carbohidratos
- Derivados de éter y éster de Carbohidratos
- Oxidación de Monosacáridos
- Reducción de Monosacáridos
- Síntesis de Kiliani-Fischer
- Degradación de Wohl
La notación D y L se aplica en referencia al gliceraldehído que se presenta de forma natural en la forma D. Su enantiómero, el L-gliceraldehído se sintetiza en el laboratorio.
Interesantemente, en muchos experimentos llevados a cabo por Emil Fischer y otros científicos, se determinó que acortando la cadena de carbono de la mayoría de los hidratos de carbono de origen natural, es posible obtener el D-gliceraldehído. Esto indicó que la mayoría de los hidratos de carbono naturales tienen una configuración D.
Por ejemplo, la glucosa, uno de los hidratos de carbono más comunes e importantes que también se utilizó ampliamente para los estudios iniciales, se encontró que existe de forma natural como un isómero D. El enantiómero, la L-glucosa todavía se puede preparar sintéticamente:
Nota que la configuración absoluta de todos los centros quirales están invertidos y por lo tanto, estos isómeros son enantiómeros. Y esta es una información importante sobre todo si estás haciendo un examen como el MCAT ya que las preguntas relacionadas con la relación de los carbohidratos ocurren con bastante frecuencia.
Recuerda – ¡Los isómeros D y L son enantiómeros! Todos los centros quirales se invierten al pasar de la configuración D a la L y viceversa.
Hay cientos de aminoácidos, sin embargo, hablaremos de la estereoquímica de sólo 20 de ellos. Y es que estos 20 aminoácidos se pueden encontrar en los péptidos y proteínas de los seres humanos y otros mamíferos.
Los aminoácidos también se caracterizan por la notación D y L y al igual que existe una tendencia de los carbohidratos a presentarse de forma natural en forma D, los aminoácidos también tienen una estereoquímica preferida. Salvo la glicina, que es aciral, todos son aminoácidos L.
Interesantemente, 18 de estos 19 aminoácidos tienen una configuración S y sólo la Cisteína, siendo un aminoácido L, resulta tener una configuración R:
La razón de esta excepción es el hecho de que en la Cisteína, hay un azufre conectado al carbono del centro estereogénico, y debido a su mayor número atómico, tiene la prioridad sobre el grupo COOH lo que no ocurre en otros aminoácidos.
¿Siempre son enantiómeros los D y los L?
Quiero aportar una nota adicional sobre la relación de los isómeros D y L. Sí, hemos dicho que los isómeros D y L son enantiómeros ya que todos los centros quirales tienen configuración opuesta. Esto es cierto, sin embargo, cuando se trata de formas cíclicas de azúcares, hay que tener en cuenta los epímeros que son diastereómeros que difieren en la configuración de un solo centro quiral. Y si estos diastereómeros son hemiacetales cíclicos como los azúcares, entonces se clasifican como anómeros. Un ejemplo es la relación entre la ɑ-D-glucosa y la β-D-glucosa:
Esto, sin embargo, encaja aquí más como una nota al margen y discutiremos los detalles sobre epímeros y anómeros en un post separado.
D y L vs (+) y (-)
Aunque la notación «D» se utilizó inicialmente como una abreviatura de dextrógiro (girando el plano de la luz polarizada en el sentido de las agujas del reloj) ya que la D-glucosa es de hecho dextrógiro, se encontró más tarde que no todos los azúcares D son dextrógiros. Por ejemplo, la D-eritrosa hace girar el plano de la luz polarizada en sentido contrario a las agujas del reloj y, por lo tanto, es levógiro.
Por lo tanto, la D y la L no están relacionadas con la rotación óptica y el sentido de rotación viene dado por los signos (+) y (-) o por las minúsculas (d) y (l).
Así que, recuerda:
¿Por qué usamos D y L en lugar de R y S?
La principal ventaja de usar la notación D y L es su brevedad. Por ejemplo, usar D-glucosa es mucho más fácil que (2R,3S,4R,5R)-2,3,4,5,6-pentahexanal y cambiar cada una de las designaciones R y S para el enantiómero tampoco es un enfoque eficiente – L-glucosa suena mejor que (2S,3R,4S,5S)-2,3,4,5,6-pentahexanal.
Una forma alternativa de comprimir la configuración de todos los centros quirales en un solo símbolo son los signos (+) y (-) de la rotación óptica. El problema, sin embargo, es que la rotación óptica puede variar dependiendo de la temperatura, el disolvente y la fuente de luz.
Ahora, hablando de carbohidratos con múltiples centros quirales: repasaremos los principales ejemplos, los clasificaremos y los nombraremos en el siguiente post «Aldosas y Cetosas» ya que hay demasiada información nueva allí.
Consulta también en Carbohidratos
.