Il treosio è un monosaccaride appartenente al gruppo dei tetrosi, di formula chimica C4H8O4. Possiede un gruppo aldeidico terminale ed è quindi classificato tra gli aldosi. Esiste sotto forma di due stereoisomeri, D-treosio e L-treosio, enantiomeri tra loro; l'eritrosio ne è il diastereomero.

Nomenclatura e struttura Il nome IUPAC del treosio è 2,3,4-triidrossibutanale. Gli stereodescrittori assoluti, determinati sui due centri stereogenici della molecola (C2 e C3), sono (2S,3R) per il D-treosio (numero CAS 95-43-2) e (2R,3S) per il suo enantiomero, il L-treosio (numero CAS 95-44-3).

Nella proiezione di Fischer, il D-treosio presenta i due gruppi ossidrilici di C2 e C3 su lati opposti della catena verticale, a differenza dell'eritrosio in cui i due ossidrili si trovano sullo stesso lato. Da questa relazione strutturale derivano i prefissi stereochimici generali "treo-" ed "eritro-", oggi impiegati in chimica organica per descrivere la configurazione relativa di una qualsiasi coppia di centri stereogenici adiacenti, indipendentemente dalla loro appartenenza alla famiglia dei carboidrati.

Storia Il treosio fu isolato per la prima volta nel 1901 dal chimico tedesco Otto Ruff, allievo di Hermann Emil Fischer, nel corso di studi sull'ossidazione degli acidi L-arabonico e L-xilonico, pubblicati sui Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft. Il nome "treosio" fu coniato da Ruff come quasi-anagramma di "eritrosio", a sottolineare la stretta parentela strutturale tra i due tetrosi: l'eritrosio era infatti già noto da tempo, essendo stato isolato nel 1849 dal farmacista francese Louis-Félix-Joseph Garot a partire dalla rabarbaro, e doveva il proprio nome alla colorazione rossastra (dal greco ἐρυθρός, "rosso") che assumeva in presenza di alcali.

Proprietà fisico-chimiche A temperatura ambiente il treosio si presenta come un liquido incolore di consistenza sciropposa, molto solubile in acqua. Come tutti gli aldosi, dà esito positivo ai saggi di Fehling e di Tollens, a seguito dell'ossidazione del gruppo aldeidico, e analogamente al saggio di Benedict; l'ossidazione del gruppo aldeidico a gruppo carbossilico produce il corrispondente acido aldonico, l'acido treonico.

Sintesi Il D-treosio può essere ottenuto per via sintetica a partire dalla D-gliceraldeide mediante sintesi di Kiliani-Fischer: la gliceraldeide reagisce con acido cianidrico formando una coppia di cianidrine epimeriche, successivamente idrolizzate ad acidi aldonici, convertite in lattoni e ridotte con amalgama di sodio. Si ottiene così una miscela di D-eritrosio e D-treosio, separabili per cristallizzazione frazionata dei rispettivi derivati fenilidrazonici o dei sali di calcio.

In alternativa, il treosio può essere ottenuto per degradazione di un pentosio di partenza attraverso la degradazione di Ruff: l'aldopentosio viene dapprima ossidato ad acido aldonico con acqua di bromo, quindi sottoposto a decarbossilazione ossidativa con perossido di idrogeno e acetato ferrico, con perdita di un'unità di carbonio. È questo il procedimento storicamente impiegato da Ruff per il primo isolamento del composto, applicato agli acidi derivati da L-arabinosio e L-xilosio. Una via di sintesi alternativa, citata anche dall'Enciclopedia Treccani, prevede la demolizione del D-xilosio.

Il treosio può inoltre fungere da punto di partenza per l'allungamento della catena carboniosa: sottoposto a sua volta a sintesi di Kiliani-Fischer, il D-treosio genera una miscela di D-xilosio e D-lixosio.

Rilevanza biologica e applicazioni Il treosio non riveste un ruolo significativo nel metabolismo naturale conosciuto, a differenza del suo diastereomero eritrosio (coinvolto, sotto forma di eritrosio-4-fosfato, nella via dei pentoso fosfati e nel ciclo di Calvin). Il principale interesse applicativo del treosio risiede nel suo impiego come componente strutturale dell'acido treonucleico (TNA), un acido xenonucleico (XNA) in cui lo zucchero a cinque atomi di carbonio del RNA è sostituito dal treosio, a quattro atomi di carbonio. Il TNA, sviluppato a partire dal lavoro di Albert Eschenmoser sull'eziologia chimica delle strutture degli acidi nucleici, è in grado di appaiarsi per complementarità di basi con sequenze di DNA e RNA, ed è studiato sia come modello di possibile precursore prebiotico dell'RNA, sia come piattaforma per polimeri genetici sintetici resistenti alla degradazione enzimatica.

Nel 2012 un gruppo di ricerca del Medical Research Council ha sostituito, in un acido xenonucleico sintetico, lo zucchero ribosio (proprio dell'RNA) e desossiribosio (proprio del DNA) con l'arabinosio, dimostrando che molecole diverse dal ribosio sono in grado di sostenere la trasmissione e l'evoluzione dell'informazione genetica.

Note

Voci correlate Eritrosio Acido treonucleico Degradazione di Ruff Sintesi di Kiliani-Fischer Otto Ruff

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