醛己糖与酮己糖异构化平衡的热力学研究：六碳糖及其互变异构体形成Gibbs能与焓的精准评估

来自日本的研究人员针对稀有糖(rare sugars)热力学数据缺失的问题，通过测定10-60°C温度范围内醛己糖(aldohexoses)与酮己糖(ketohexoses)的异构化平衡常数，首次系统评估了水溶液中所有六碳糖五种互变异构体（链式、α-吡喃糖(a-pyranose)、β-吡喃糖(b-pyranose)、α-呋喃糖(a-furanose)、β-呋喃糖(b-furanose)）的形成Gibbs能和反应焓，并利用分子力学算法MM3验证了吡喃糖构象稳定性，为糖类生物转化提供了关键热力学参数。

　　

这项突破性研究揭示了六碳糖在水溶液中的精妙平衡态——每种糖分子实际上是由链式结构、α/β-吡喃糖(a/b-pyranose)和α/β-呋喃糖(a/b-furanose)五种互变异构体组成的动态混合物。科研团队通过精准测定10-60°C温度区间的异构化平衡常数，首次绘制出完整的热力学图谱：不仅计算出所有六碳糖在水溶液中的标准形成Gibbs能(Δ_f
G°)和反应焓(Δ_r
H°)，还创新性地将实验数据与分子力学算法MM3计算的吡喃糖空间位阻能进行比对。对于神秘的酮己糖，团队更是通过溶解热实验获得了固态焓值数据。这些发现如同为糖类世界安装了"热力学GPS"，不仅解释了稀有糖的稳定性奥秘，更为酶法糖类改造提供了精准的能量坐标系。特别值得注意的是，研究首次定量揭示了呋喃糖环（通常占比不足5%）在整体能量平衡中的微妙作用，这种曾被忽视的"分子芭蕾"可能隐藏着新型生物催化剂的进化密码。