N-ACETIL-beta-D-GLUCOSAMINA (1398-61-4) Propriedades Físicas e Químicas
N-ACETIL-beta-D-GLUCOSAMINA
Um monossacarídeo amino açúcar (GlcNAc) utilizado como bloco construtor bioquímico e padrão analítico para glicobiologia, síntese e fluxos de trabalho de controle de qualidade.
| Número CAS | 1398-61-4 |
| Família | Amino açúcares (HexNAc) |
| Forma Típica | Sólido amorfo branco (pó) |
| Graus Comuns | EP, USP |
A N-Acetil-beta-D-glucosamina (comumente abreviada GlcNAc ou NAG) é uma hexosamina N-acetilada e um derivado monossacarídico da D-glicose na forma de piranose. Estruturalmente, é uma 2-acetamido-2-desoxi-beta-D-glucopiranose: um anel oxano de seis membros (piranose) contendo múltiplos álcoois secundários, um grupo hidroximetila primário no C6 e um substituinte amida N-acetil no C2. A molécula apresenta cinco centros estereogênicos definidos e existe principalmente como anômero beta em muitos contextos biológicos; quando polimerizada via ligações beta-(1→4), forma a quitina, um polissacarídeo estrutural importante em muitos organismos.
Electronicamete, o grupo N-acetil confere uma funcionalidade amida menos básica do que um amino açúcar livre (glicosamina), enquanto o conjunto de grupos hidroxila e o oxigênio do acetamida proporcionam múltiplos doadores e aceitadores de ligações de hidrogênio. Os descritores computacionais indicam uma alta área de superfície polar e múltiplos sítios de H-bonding, consistentes com fortes interações em fase aquosa e baixa lipofilicidade intrínseca. A carga formal neutra em pH fisiológico, combinada com elevada polaridade e um XLogP calculado de -1,7, prevê uma molécula que se distribui mal em meios não polares e interage fortemente com água e proteínas polares.
Química e biologicamente, o composto é estável quimicamente sob condições neutras suaves, mas é suscetível à clivagem enzimática (ex.: glicosidases e desacetilases) e hidrólise catalisada por ácidos de ligações glicosídicas quando incorporado em oligo- ou polissacarídeos. É amplamente relevante industrial e biologicamente como o bloco monossacarídico da quitina e como a unidade de modificação O-GlcNAc em proteínas intracelulares e secretadas; resíduos de GlcNAc participam em biopolímeros estruturais e em modificações pós-traducionais reversíveis que modulam sinalização e função proteica. Graus comerciais comuns relatados para esta substância incluem: EP, USP.
Visão Geral Molecular
Massa Molecular e Composição
- Fórmula molecular: C8H15NO6
- Massa molecular: 221,21 \(\mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}\)
- Massa exata / Massa monoisotópica: 221,08993720 Da
- Contagem de átomos pesados: 15
- Contagem de centros estereoquímicos definidos: 5
- Identificadores estruturais (texto simples):
- SMILES: CC(=O)N[C@@H]1C@HO
- InChIKey: OVRNDRQMDRJTHS-FMDGEEDCSA-N
A molécula é uma unidade covalentemente ligada única com baixa rotatividade (número de ligações rotativas = 2) em relação ao seu número de substituintes hidroxilares; essa flexibilidade conformacional restrita é típica de hexopiranoses e influencia o empacotamento cristalino e o reconhecimento específico por proteínas. A complexidade topológica e estereoquímica (complexidade = 235) reflete os múltiplos centros quirais e o padrão de substituição típicos de derivados sacáridos biologicamente ativos.
Seções transversais de colisão experimentais selecionadas por mobilidade iônica (relatadas para diferentes adutos e calibrações instrumentais) incluem valores como 150,7 \(\text{Å}^2\), 152,09 \(\text{Å}^2\), 153 \(\text{Å}^2\) e 146,31 \(\text{Å}^2\) para várias espécies [M+Na]+, [M+H]+ e [M-H]-; estes são consistentes com uma conformação compacta e altamente hidratada do monossacarídeo na fase gasosa.
Carga, Polaridade e LogP
- Carga formal: 0
- XLogP3: -1.7
- Área de superfície polar topológica (TPSA): 119 (\(\text{Å}^2\))
- Doadores de ligações de hidrogênio: 5
- Aceitadores de ligações de hidrogênio: 6
A carga formal neutra e o XLogP negativo indicam baixa lipofilicidade; combinado com TPSA = 119 \(\text{Å}^2\) e múltiplos doadores/aceitadores de ligações de hidrogênio, a molécula é altamente polar e espera-se que seja fortemente solvatada em solventes polares. Esses descritores são consistentes com uma partição limitada em fases hidrofóbicas e interação favorável com ambientes aquosos e sítios de ligação polares em proteínas.
Classificação Bioquímica
A N-Acetil-beta-D-glucosamina é classificada como derivado monossacarídico HexNAc e funciona tanto como monômero de glicano (bloco construtor da quitina ligada por beta-(1→4)) quanto como o motivo O-GlcNAc quando ligado enzimaticamente a resíduos de serina/treonina em proteínas. É um componente comum em glicoconjugados e é amplamente classificado sob aminoglicanos / N-acilglucosaminas.
Comportamento Químico
Estabilidade e Degradação
Como derivado monossacarídico isolado, o açúcar acetamido é quimicamente estável em condições aquosas neutras. A amida N-acetil e as ligações glicosídicas (quando presentes em oligo- ou polissacarídeos) podem ser quebradas sob condições fortemente ácidas (hidrólise catalisada por ácido) ou por enzimas hidrolíticas. A oxidação do grupo hidroximetila primário no C6 a aldeído ou carboxilato requer oxidantes fortes ou catalisadores enzimáticos; tais transformações oxidativas não são espontâneas sob condições típicas de armazenamento. Decomposição térmica e reações do tipo Maillard podem ocorrer em temperaturas elevadas e condições reativas com carbonilas, mas não são relevantes para armazenamento rotineiro a baixas temperaturas do monossacarídeo puro.
Vias enzimáticas (ver abaixo) fornecem as rotas principais para degradação e interconversão em sistemas biológicos; especificidade enzimática e o meio bioquímico dominam portanto a estabilidade in vivo e o turnover.
Hidrólise e Transformações
- Desacetilação enzimática: Desacetilases (ex.: desacetilases de quitina) convertem resíduos de N-acetilglucosamina em glicosamina (2-amino-2-desoxi-D-glicose) sob condições biológicas.
- Clivagem enzimática de ligações glicosídicas: Exo- e endoglicosidases (ex.: N-acetilglucosaminidases) hidrolisam ligações beta-(1→4) em oligo- e polissacarídeos contendo GlcNAc, liberando monômero NAG.
- Polimerização e despolimerização: A polimerização biossintética via ligações glicosídicas beta-(1→4) produz quitina; despolimerização química normalmente requer hidrólise ácida ou coquetéis enzimáticos específicos.
Essas vias de transformação refletem os papéis duplos do GlcNAc tanto como metabólito monomérico quanto como constituinte de glicanos de ordem superior; vias de hidrólise química são geralmente mais agressivas que rotas enzimáticas e são usadas analiticamente para despolimerizar materiais quitinosos.
Papel Biológico
Papel Funcional e Vias Metabólicas
A N-Acetil-beta-D-glucosamina desempenha dois papéis biológicos amplos: (1) como unidade monomérica da quitina, formando polímeros estruturais em fungos, artrópodes e algumas algas; e (2) como o monossacarídeo utilizado na O-GlcNAcilação de proteínas, uma modificação pós-traducional reversível que afeta proteínas citoplasmáticas e nucleares. A modificação O-GlcNAc é catalisada por transferases que adicionam o resíduo GlcNAc às cadeias laterais de Ser/Thr e por glicosidases específicas que o removem, estabelecendo uma modificação regulatória dinâmica que pode competir ou complementar a fosforilação em vias de sinalização celular.
A molécula também é um intermediário/metabólito no metabolismo dos aminoaçúcares e participa de vias que geram doadores de nucleotídeo-açúcar (ex.: UDP-GlcNAc), os quais são substratos para glicosiltransferases que montam glicanos e glicoconjugados complexos.
Contexto Fisiológico e Celular
- Localização celular relatada: citoplasma (observando que proteínas modificadas por O-GlcNAc podem ser citoplasmáticas, nucleares ou associadas a outros compartimentos, dependendo da proteína).
- Ocorrência: presente em diversos táxons (incluindo Homo sapiens, Mus musculus, Saccharomyces cerevisiae, Drosophila melanogaster e muitas bactérias e vírus em contextos glicanídeos).
- Papel estrutural: como quitina polimérica em exoesqueletos e paredes celulares; como GlcNAc monomérico ou oligomérico curto no remodelamento de glicanos e sinalização.
- Desenvolvimento clínico: a N-acetilglucosamina foi investigada em contextos clínicos (fase máxima reportada II para uma indicação investigacional); especificidades das indicações não são fornecidas aqui.
Devido à participação do GlcNAc em vias fundamentais de glicosilação e estrutura, é amplamente estudado em enzimologia, glicobiologia e ciência de materiais (ex.: materiais derivados da quitina).
Identificadores e Sinônimos
Números de Registro e Códigos
- Número de Registro CAS: 1398-61-4
- Número EC (Comunidade Europeia): 215-744-3
- UNII: 8P59336F68
- ChEBI: CHEBI:17029
- ChEMBL: CHEMBL447878
- DrugBank: DB15142
- KEGG: C03878
- InChIKey: OVRNDRQMDRJTHS-FMDGEEDCSA-N
- SMILES: CC(=O)N[C@@H]1C@HO
- Acesso GlyTouCan: G49108TO
- Código de ligante PDBe (comum): NAG
Esses identificadores são comumente usados para aquisição, cruzamento de dados em bases e anotação espectral em fluxos analíticos.
Sinônimos e Nomes Biológicos
Sinônimos representativos e nomes relatados para este composto incluem:
N-Acetil-beta-D-glucosamina; 2-acetamido-2-desoxi-beta-D-glucopiranose; GlcNAc; NAcGlc; Beta-N-Acetilglucosamina; 2-Acetamido-2-desoxi-beta-D-glicose; b-GlcNAc; N-acetil-D-glucosamina (estereoquímica completa).
(Podem existir sinônimos adicionais de fornecedores e depositantes; selecione identificadores canônicos acima para aquisição inequívoca e controle de qualidade.)
Visão Geral de Segurança e Manuseio
Manuseio e Armazenamento de Materiais Bioquímicos
A N-Acetil-beta-D-glucosamina é geralmente manuseada como um sólido cristalino ou amorfo altamente polar e higroscópico que deve ser armazenado em recipiente hermeticamente fechado sob condições secas e protegido da exposição prolongada a altas temperaturas para minimizar a degradação e reações do tipo Maillard. Aplicam-se precauções padrão para materiais bioquímicos sólidos: minimizar a geração de poeira, usar exaustão local adequada ou coleta de poeira, e empregar equipamento de proteção individual adequado (jaleco, luvas, proteção ocular). Para manipulações laboratoriais, utilize controles de engenharia e procedimentos para evitar inalação e contato com mucosas.
Sumários de risco disponíveis indicam que preparações de materiais de quitina/quitosana não são tipicamente classificadas como perigosas segundo critérios globais harmonizados convencionais e que irritação é o principal efeito relatado em alguns casos; contudo, formulações específicas e impurezas podem alterar perfis de risco. Para vazamento acidental e descarte, priorize recuperação e reciclagem do material utilizável quando apropriado e siga regulamentos institucionais e locais para descarte de sólidos biológicos/químicos.
Para informações detalhadas sobre riscos, transporte e regulamentações, os usuários devem consultar a Ficha de Dados de Segurança (SDS) específica do produto e a legislação local.
