Legame idrogeno negli acidi zuccherini
Recentemente ho appreso che la ragione della bassa solubilità dell'acido mucico rispetto all'acido glucarico era più legame idrogeno nello stato cristallino dell'acido mucico rispetto all'acido glucarico.
Vorrei sapere perché l'acido mucico ha più legami idrogeno? La simmetria della molecola gioca un ruolo? Se é cosi, come?
Risposte
Dall'abstract di un articolo intitolato "La struttura cristallina dell'acido galactarico (acido mucico) a -147°: una struttura insolitamente densa, legata all'idrogeno"
[...] D$_m$= [1,790]$\pu{g cm−3}$[...] La struttura cristallina ha un sistema di forti legami idrogeno intermolecolari, che spiega l'elevata densità cristallina e la bassa solubilità in acqua.
La struttura cristallina è stata risolta a temperatura molto bassa, ma la densità D$_m$è indicato per la temperatura ambiente. Per confronto, la densità del saccarosio o della cellulosa è di circa 1,5$\pu{g cm−3}$.
Per l'acido glucarico, il volume dell'unità asimmetrica è 421,9 Å$^3$/ 2, mentre per l'acido mucico è 194,0 Å$^3$. Poiché la massa molare dei due stereoisomeri è la stessa, c'è una differenza di densità di circa il 9%.
Una densità inferiore implica interazioni più attraenti o interazioni meno repulsive nello stato cristallino. Per un'analisi completa, dovresti anche confrontare quanto bene questi composti sono solvatati in soluzione acquosa. In genere, è impossibile prevedere la solubilità semplicemente osservando le strutture perché sia la solvatazione che la struttura cristallina sono difficili da prevedere.