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化学では、ヘキソースは炭素原子が6個ある単糖類（単純糖）です。[ 1 ] [ 2 ]すべて のヘキソースの化学式はC6H12O6で、分子量は180.156 g / molです。[ 3 ]
ヘキソースは、開鎖型と環状型の2つの形態で存在し、水溶液中では互いに容易に変換される。[ 4 ]溶液中で通常優先されるヘキソースの開鎖型は、一般構造H−(CHOH) n −1 −C(=O)−(CHOH) 6− n −Hを持ち、nは 1、2、3、4、5 である。すなわち、5 つの炭素原子はそれぞれ 1 つのヒドロキシル官能基 ( −OH ) を持ち、 単結合で結ばれており、1 つの炭素原子はオキソ基 ( =O ) を持ち、カルボニル基 ( C=O )を形成している。炭素原子の残りの結合は、7 つの水素原子によって満たされている。炭素原子は、カルボニル基に最も近い端から 1 から 6 まで番号が付けられるのが一般的である。
ヘキソースは、グルコースやフルクトースなどの単独分子としても、 デンプン、セルロース、グリコシドなどの他の化合物の構成要素としても、生化学において非常に重要である。ヘキソースは、1,6-グリコシド結合を形成する縮合反応によって、ジヘキソース（スクロースなど）を形成することができる。
カルボニル基が1位にあり、ホルミル基（−CH=O）を形成している場合、その糖はアルドヘキソースと呼ばれ、アルドースの特殊なケースです。それ以外の場合、カルボニル基の位置が2位または3位であれば、その糖はケトンの誘導体であり、ケトヘキソースと呼ばれ、ケトースの特殊なケースです。具体的には、n-ケトヘキソースです。[ 1 ] [ 2 ]ただし、3-ケトヘキソースは自然界では観察されておらず、合成も困難です。[ 5 ]そのため、「ケトヘキソース」という用語は通常2-ケトヘキソースを意味します。
直線状の形態では、ヒドロキシル基の空間的位置が異なる立体異性体であるアルドヘキソースが16種類、2-ケトヘキソースが8種類存在する。これらの分子は光学異性体のペアとして存在する。各ペアには慣用名（「グルコース」や「フルクトース」など）があり、分子のフィッシャー投影図において、5位のヒドロキシル基が軸の右側にあるか左側にあるかに応じて、2つの分子はそれぞれ「D-」または「L- 」と表記される。これらの表記は、異性体の光学活性とは無関係である。一般に、2つのエナンチオマーのうち1つだけが自然界に存在し（例えば、D-グルコース）、動物によって代謝されたり、酵母によって発酵されたりする。
「ヘキソース」という用語は、フコースやラムノースなどのデオキシヘキソースを含むと想定されることがあります。これらは一般式C 6 H 12 O 6− yで表される化合物で、1つ以上のヒドロキシル基を水素原子で置換することによってヘキソースから誘導されたものとして説明できます。
アルドヘキソースはヘキソースのサブクラスであり、直鎖状では炭素1にカルボニル基を持ち、構造H−C(=O)−(CHOH) 5 −Hのアルデヒド誘導体を形成します。[ 1 ] [ 2 ] 最も重要な例はグルコースです。
直線状のアルドヘキソースは4つのキラル中心を持ち、16種類のアルドヘキソース立体異性体（2 4）が存在し、8組の鏡像異性体からなる。フィッシャー投影図における8つのD-アルドヘキソースの直線状構造は以下の通りである。
これらのD異性体のうち、D-アルトロースを除くすべてが生物中に存在しますが、一般的なのはD-グルコース、D-ガラクトース、D-マンノースの3つだけです。L異性体は一般的に生物中には存在しませんが、L-アルトロースは細菌Butyrivibrio fibrisolvensの株から単離されています。[ 6 ]
この順序で描画すると、 D-アルドヘキソースのフィッシャー投影図は、0から7までの3桁の2進数、すなわち000、001、010、011、100、101、110、111で識別できます。左から右への3つのビットは、それぞれ炭素4、3、2上のヒドロキシルの位置を示します。ビットの値が0の場合は右側、値が1の場合は左側です。
化学者のエミール・フィッシャーは、上記の順序を覚えるための次のような記憶術を考案したと言われている。これは、キラル中心の配置を3ビットのバイナリ文字列として並べたものに対応する。
すべての糖、アルトロース、グルコース、マンノース、グルコース、糖、糖、ガラクトース、糖を指します。
8つのL-アルドヘキソースのフィッシャー図は、対応するD-異性体の鏡像であり、炭素5上のヒドロキシル基を含め、すべてのヒドロキシル基が反転している。
ケトヘキソースはケトンを含むヘキソースである。[ 1 ] [ 2 ] [ 7 ] 重要なケトヘキソースは2-ケトヘキソースであり、最も重要な2-ケトースはフルクトースである。
2-ケトースの他には3-ケトースしか存在せず、それらは自然界には存在しないが、少なくとも1種類の3-ケトヘキソースが極めて困難な合成によって得られている。
直線状の2-ケトヘキソースは3つのキラル中心を持ち、したがって8つの立体異性体（2 3）が存在し、4組の鏡像異性体からなる。4つのD異性体は以下のとおりである。
対応するL型では、炭素3、4、5上のヒドロキシル基の位置が逆になっている。以下に、8つの異性体を別の様式で示した図を示す。
理論的には、ケトヘキソースには、3位にカルボニル基を持つ3-ケトヘキソース、すなわちH−(CHOH) 2 −C(=O)−(CHOH) 3 −Hも含まれる。しかし、これらの化合物は自然界には存在せず、合成も困難である。[ 5 ]
1897年、フルクトースを塩基、特に水酸化鉛(II)で処理して得られた非発酵性生成物は、グルコースとフルクトースの合成語であるグルトースと名付けられ、3-ケトヘキソースであると主張された。[ 12 ] [ 13 ] しかし、その後の研究により、この物質は他のさまざまな化合物の混合物であることが示された。[ 13 ] [ 14 ]
3-ケトヘキソースであるキシロ-3-ヘキスロースの明確な合成と単離は、かなり複雑な経路を経て、1961年にジョージ・U・ユエンとジェームズ・M・スギハラによって初めて報告された。[ 5 ]
炭素原子が5個以上あるほとんどの単糖類と同様に、アルドヘキソースまたは2-ケトヘキソースも、カルボニル基とヒドロキシル基のいずれかとの間の内部転位によって開鎖型から派生した、1つ以上の環状（閉鎖）型で存在します。
この反応により、=O基がヒドロキシル基に変化し、ヒドロキシル基が2つの炭素原子間のエーテル結合（−O− ）に変化し、1つの酸素原子と4つまたは5つの炭素原子からなる環状構造が形成される。
環状構造に炭素原子が 5 個 (合計 6 個) ある場合、閉環型は、同じ環構造を持つ環状エーテルであるテトラヒドロピランにちなんでピラノースと呼ばれます。環状構造に炭素原子が 4 個 (合計 5 個) ある場合、化合物テトラヒドロフランにちなんでフラノースと呼ばれます。[ 4 ] 閉環型の炭素の慣習的な番号付けは、開環型と同じです。
糖がアルドヘキソースで、カルボニル基が1位にある場合、反応は4位または5位の炭素上のヒドロキシル基に関与し、それぞれ5員環または6員環のヘミアセタールを生成する。糖が2-ケトヘキソースの場合、反応は5位の炭素上のヒドロキシル基にのみ関与し、5員環のヘミケタールを生成する。
環化反応によりカルボキシル炭素がキラル中心となり、新たなヒドロキシル基の位置に応じて2つの立体配置のいずれかをとる。したがって、直鎖状のヘキソースはそれぞれ、「α」と「β」という接頭辞で識別される2つの異なる閉環型を生成することができる。
1926年以来、ヘキソースは結晶固体状態では環状構造をとることが知られている。「α」型と「β」型は鏡像異性体ではないため、通常は別々の種として別々に結晶化する。例えば、D-グルコースは、比旋光度+112°、融点146 ℃のα結晶と、比旋光度+19°、融点150 ℃のβ結晶を形成する。[ 4 ]
線状形態は結晶化せず、水溶液中に少量しか存在せず、閉環形態と平衡状態にある。[ 4 ]それにもかかわらず、閉環形態間の中間段階として重要な役割を果たしている。
特に、「α」型と「β」型は、開鎖型に戻ってから反対の配置で閉鎖することで相互に変換できます。この過程は変旋光と呼ばれます。
すべてのヘキソースは類似した構造を持ち、いくつかの一般的な性質を共有していますが、各エナンチオマーペアは独自の化学的性質を持っています。フルクトースは水、アルコール、エーテルに溶解します。[ 9 ]各ペアの2つのエナンチオマーは、一般的に大きく異なる生物学的性質を持っています。
2-ケトヘキソースは広いpH範囲で安定しており、一次pKaが10.28であるため、高pHでのみ脱プロトン化され、溶液中ではアルドヘキソースよりもわずかに不安定です。
生化学において最も重要なアルドヘキソースはD-グルコースであり、これは多くの生物における代謝の主要な「燃料」である。
2-ケトヘキソースであるプシコース、フルクトース、タガトースは天然ではD-異性体として存在するが、ソルボースは天然ではL-異性体として存在する。
D-ソルボースはアスコルビン酸の商業合成によく使用されます。 [ 10 ] D-タガトースは食品中に少量含まれる珍しい天然のケトヘキソースです。[ 11 ] D-フルクトースは多くの果物の甘味の原因であり、一般的な砂糖であるスクロースの構成要素です。
「ヘキソース」という用語は、1つ以上のヒドロキシル基（-OH ）が水素原子（-H ）に置換されたデオキシヘキソースを含む場合にも使用されることがあります。これは、親ヘキソースに接頭辞「 x-デオキシ-」を付けて命名され、 xは影響を受けたヒドロキシル基を持つ炭素を示します。生物学的に興味深い例としては、
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