単糖を酸化すると様々な酸が産生されます。一方で還元することでアルコールに変換されます。他にもエステル化やエーテル化など、糖から様々な化合物を生成することができます。今回と次回はこれらの反応と生成物についてお話していこうと思います。
アルドースの酸化は反応様式により様々な酸を生成する
図１に単糖の酸化をまとめてみました。臭化水素などによる弱い酸化を行うとアルデヒド基のみが酸化されます。この酸をアルドン酸といいます。アルドン酸は元の単糖の語尾を～オン酸に変えて命名します。例えばグルコースから誘導される場合はグルコン酸、ガラクトースから誘導されるならガラクトン酸といった具合です。
次に、強い酸化剤を用いて酸化した場合はアルデヒド基だけでなく、末端の水酸基（アルデヒド基と反対側の水酸基）も酸化されてアルダル酸が生成されます。アルダル酸は元の単糖の語尾を～アル酸に変えて命名します。例えばグルコースから誘導される場合はグルカル酸、ガラクトースから誘導されるならガラクタル酸といった具合です。
最後に紹介するのはウロン酸です。これは末端の水酸基だけがカルボキシル基に変換された化合物です。命名法は（なんとなくわかるかもしれませんが）元の単糖の語尾を～ウロン酸に変えて命名されます。例えばグルコースから誘導される場合はグルクロン酸、ガラクトースから誘導されるならガラクツロン酸といった具合です。さて、これら3種類の酸の内ウロン酸だけは還元性を持っています。これは、アルデヒド基が残っているためです。また、分子内ヘミアセタールも生成されます。
単糖を還元すると糖アルコールが生成される
図３に示すように単糖を水素化ホウ素ナトリウム (NaBH4) などで還元するとアルデヒド基やケト基が還元されて糖アルコールに変換されます。こうして生成された糖アルコールは語尾を～イトールに変えて命名します。図３の例ではグルコースの語尾をイトールに変えてグルシトールとなります。さて、糖アルコールについては注意が必要です。図３を見てください。D-グルコースを還元するとD-グルシトールが生成されます。一方でD-フルクトース（右）を還元すると、やはりD-グルシトールが生成されます。異なる糖を還元しても生成物が全く一緒になる場合があるので注意が必要となります。
今回は糖の誘導体の内でも酸化物、還元物に注目してみました。特に同じ酸化でもやり方次第で様々な誘導体が産生されるのは面白いですね。次回はそのほかの誘導体についても見ていきたいと思います。
参考文献
- 島原健三 (1991). 概説 生物化学. 三共出版. pp. 5-34
- 2.Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko, Gregory J. Gatto Jr., Lubert Stryer著、入村達郎、岡山博人、清水孝雄、中野徹訳 (2018). ストライヤー生化学 第8版. 東京化学同人. pp. 290-313
- John McMurry著、伊東椒、児玉三明訳 (2000). マクマリー有機化学 第4版. 東京化学同人. pp. 439-470
- K. P. C. Vollhardt, N. E. Schore著、古賀憲司、野依良治、村橋俊一、大嶌幸一郎、小田嶋和徳、小松満男、戸部義人訳 (2020). ボルハルト・ショアー現代有機化学 第8版. 化学同人. pp. 1425-1486
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