4.1.1 Entstehung von Ringformen

Während Triosen und Tetrosen hauptsächlich in Kettenform vorliegen, liegen Monosaccharide ab 5 C-Atomen (Pentosen) überwiegend in der sog. Ringform vor. Ringformen entstehen immer dann, wenn die Zucker (mit Aldehyd- oder Ketogruppen) mit Alkoholen reagieren. Es entsteht ein sog. Halbacetal:

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Bei Monosacchariden sind R₁ und R₂ (Alkohol und Aldehyd) im selben Molekül, einem ringförmigen Halbacetal. Dabei erfolgt die Bindung z. B. bei Glucose, einer Aldose, zwischen C₁ und C₃:

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Durch die Ringbindung ist das C-Atom 1 asymmetrisch geworden, wodurch es zusätzliche optische Aktivität[1] erhält. Es sind zwei optische Isomere möglich – die α- (OH-Gruppe zeigt nach unten) und die β-Form (OH-Gruppe zeigt nach oben). Man spricht hier davon, daß das C₁-Atom ein anomeres C-Atom ist.

In einer Lösung von Monosacchariden stellt sich immer ein bestimmtes Gleichgewicht zwischen α- und β-Form ein. Bei Glucose beträgt das Verhältnis

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. Da die α-D-Glucose rechtsdrehend und die β-D-Glucose linksdrehend ist, ist aufgrund des Gleichgewichtsverhältnisses zwischen beiden Anomeren die D-Glucose-Lösung insgesamt rechtsdrehend.

Bei Ketosen erfolgt im Gegensatz zu Aldosen die Numerierung der C-Atome zunächst so, daß das C-Atom mit der höchsten Oxidationszahl eine möglichst niedrige Nummer bekommen muß:

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Der Ringschluß erfolgt bei Ketosen (ab 5 C-Atomen) zwischen den C-Atomen 2 und 5. Das anomere C-Atom ist jetzt das Atom C₂. Die α-D-Fructose trägt ihre OH-Gruppe am C₂ nach unten, die β-D-Fructose nach oben.

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[1]: kann Licht polarisieren