Cechy i typy estrów linków



A link estrowy definiuje się jako wiązanie między grupą alkoholową (-OH) i grupą kwasu karboksylowego (-COOH), utworzoną przez eliminację cząsteczki wody (H)2O) (Futura-Sciences, S.F.).

Na rysunku 1 pokazano strukturę octanu etylu. Wiązanie estrowe jest prostym wiązaniem, które powstaje między tlenem kwasu karboksylowego a węglem etanolu.

R-COOH + R'-OH → R-COO-R '+ H2O

Na rysunku niebieska część odpowiada części związku, która pochodzi z etanolu, a żółta część z kwasu octowego. Wskazano link estrowy w czerwonym kółku.

Indeks

  • 1 Hydroliza wiązania estrowego
  • 2 Rodzaje estrów              
    • 2.1 Ester węglowy
    • 2.2 Ester fosforowy
    • 2.3 Ester siarkowy
  • 3 referencje

Hydroliza wiązania estrowego

Aby lepiej zrozumieć naturę wiązań estrowych, wyjaśniamy mechanizm reakcji hydrolizy tych związków. Wiązanie estrowe jest stosunkowo słabe. W środowisku kwaśnym lub zasadowym ulega hydrolizie do postaci alkoholu i kwasu karboksylowego. Mechanizm reakcji hydrolizy estrów jest dobrze zbadany.

W środowisku zasadowym najpierw nukleofilowe wodorotlenki atakują w elektrofilowym C estru C = O, przerywając wiązanie π i tworząc pośredni czworościenny.

Następnie pośrednie zapada się, reformując C = O, powodując utratę grupy opuszczającej, alkoholanu, RO-, co prowadzi do kwasu karboksylowego.

Wreszcie, reakcja kwas / zasada jest bardzo szybką równowagą, w której alkoholan, RO działa jako zasada, która deprotonuje kwas karboksylowy, RCO2H, (traktowanie kwasem umożliwiłoby otrzymanie kwasu karboksylowego z reakcji).

Mechanizm hydrolizy wiązania estrowego w środowisku kwaśnym jest nieco bardziej skomplikowany. Najpierw zachodzi reakcja kwas / zasada, ponieważ obecny jest tylko słaby nukleofil i wadliwy elektrofil jest konieczny do aktywacji estru.

Protonowanie estru karbonylowego czyni go bardziej elektrofilowym. W drugim etapie tlen wody działa jako nukleofil atakujący elektrofilowe C w C = O, przy czym elektrony poruszają się w kierunku jonu hydroniowego, tworząc tetraedryczny produkt pośredni.

W trzecim etapie zachodzi reakcja kwas / zasada deprotonująca tlen pochodzący z cząsteczki wody, aby zneutralizować obciążenie.

W czwartym etapie następuje kolejna reakcja kwas / zasada. Musisz wyprowadzić -OCH3, ale musisz zrobić z niego dobrą grupę wychodzącą przez protonowanie.

W piątym kroku używają elektronów sąsiedniego tlenu, aby pomóc „wydalić” wychodzącą grupę, wytwarzając neutralną cząsteczkę alkoholu.

W ostatnim etapie zachodzi reakcja kwas / zasada. Deprotonowanie jonu hydroniowego ujawnia karbonyl C = O w produkcie kwasu karboksylowego i regeneruje katalizator kwasowy (Dr. Ian Hunt, S.F.).

Rodzaje estrów              

Ester węglowy

Estry węglanowe są najpowszechniejszymi tego typu związkami. Pierwszym estrem węgla był octan etylu lub także etanolan etylu. Dawniej związek ten był znany jako eter octu, którego nazwa w języku niemieckim to Essig-Ęther, którego skurcz wywodzi się od nazwy tego typu związków.

Estry występują w przyrodzie i są szeroko stosowane w przemyśle. Wiele estrów ma charakterystyczny zapach owoców, a wiele z nich jest naturalnie obecnych w olejkach eterycznych roślin. Doprowadziło to również do jego powszechnego stosowania w sztucznych zapachach i zapachach, gdy zapachy starają się naśladować.

Kilka miliardów kilogramów poliestrów produkuje się rocznie na skalę przemysłową, ponieważ są to ważne produkty; estry politereftalanu etylenu, akrylanu i octanu celulozy.

Wiązanie estrowe estrów karboksylowych jest odpowiedzialne za tworzenie triglicerydów w organizmach żywych.

Trójglicerydy znajdują się we wszystkich komórkach, ale głównie w tkance tłuszczowej, są główną rezerwą energii, jaką posiada organizm. Triacyloglicerydy (TAG) są cząsteczkami glicerolu połączonymi z trzema kwasami tłuszczowymi za pomocą wiązania estrowego. Kwasy tłuszczowe obecne w TAG są głównie nasycone (Wilkosz, 2013).

Triacyloglicerydy (triglicerydy) są syntetyzowane w praktycznie wszystkich komórkach. Głównymi tkankami do syntezy TAG są jelito cienkie, wątroba i adipocyty. Z wyjątkiem jelita i adipocytów, synteza TAG rozpoczyna się od glicerolu.

Glicerol jest najpierw fosforylowany kinazą glicerolową, a następnie aktywowane kwasy tłuszczowe (acylo-CoA tłuszczowe) służą jako substraty do dodawania kwasów tłuszczowych, które wytwarzają kwas fosfatydowy. Grupa fosforanowa jest oddzielana i dodawany jest ostatni kwas tłuszczowy.

W jelicie cienkim dietetyczne TAG są hydrolizowane w celu uwolnienia kwasów tłuszczowych i monoacyloglicerydów (MAG) przed pobraniem przez enterocyty. MAG enterocytów służy jako substrat do acylowania w dwuetapowym procesie, który wytwarza TAG.

W tkance tłuszczowej nie ma ekspresji kinazy glicerynowej, więc budulcem TAG w tej tkance jest glikolityczny związek pośredni, fosforan dihydroksyacetonu, DHAP.

DHAP jest redukowany do 3-fosforanu glicerolu przez cytosolową dehydrogenazę glicerol-3-fosforanową, a pozostała reakcja syntezy TAG jest taka sama jak dla wszystkich innych tkanek.

Ester fosforowy

Estry fosforowe są wytwarzane przez tworzenie wiązania estrowego między alkoholem i kwasem fosforowym. Biorąc pod uwagę strukturę kwasu, estry te mogą być mono, di i trójpodstawione.

Te typy wiązań estrowych występują w związkach takich jak fosfolipidy, ATP, DNA i RNA.

Fosfolipidy są syntetyzowane przez tworzenie wiązania estrowego między alkoholem i fosforanem kwasu fosfatydowego (3-fosforan 1,2-diacyloglicerolu). Większość fosfolipidów ma nasycony kwas tłuszczowy na C-1 i nienasycony kwas tłuszczowy na C-2 szkieletu glicerolowego.

Najczęściej dodawane alkohole (seryna, etanoloamina i cholina) zawierają także azot, który może być dodatnio naładowany, podczas gdy glicerol i inozytol nie (King, 2017).

Adenozynotrifosforan (ATP) jest cząsteczką, która jest używana jako waluta energii w komórce. Cząsteczka ta składa się z cząsteczki adeniny związanej z cząsteczką rybozy trzema grupami fosforanowymi (rysunek 8).

Trzy grupy fosforanowe cząsteczki nazywane są gamma (γ), beta (β) i alfa (α), te ostatnie estryfikują grupę hydroksylową C-5 rybozy.

Wiązanie między rybozą a grupą α-fosforylową jest wiązaniem fosfoestrowym, ponieważ obejmuje atom węgla i atom fosforu, podczas gdy grupy β- i γ-fosforylowe w ATP są połączone wiązaniami fosfoanhydrydowymi, które nie obejmują atomów węgla.

Wszystkie fosfoanhydro mają znaczną energię potencjału chemicznego, a ATP nie jest wyjątkiem. Ta energia potencjalna może być wykorzystana bezpośrednio w reakcjach biochemicznych (ATP, 2011).

Wiązanie fosfodiestrowe jest wiązaniem kowalencyjnym, w którym grupa fosforanowa jest przyłączona do sąsiadujących atomów węgla przez wiązania estrowe. Wiązanie jest wynikiem reakcji kondensacji pomiędzy grupą hydroksylową dwóch grup cukrowych i grupą fosforanową.

Połączenie diestrowe między kwasem fosforowym i dwiema cząsteczkami cukru w ​​DNA i RNA szkieletu wiąże razem dwa nukleotydy, tworząc polimery oligonukleotydowe. Wiązanie fosfodiestrowe wiąże węgiel 3 'z węglem 5' w DNA i RNA.

(baza1) - (ryboza) -OH + HO-P (O) 2-O- (ryboza) - (zasada 2)

(base1) - (ryboza) - O - P (O) 2 - O- (ryboza) - (podstawa 2) + H2O

Podczas reakcji dwóch grup hydroksylowych w kwasie fosforowym z jedną grupą hydroksylową w dwóch innych cząsteczkach powstają dwa wiązania estrowe w grupie fosfodiestrowej. Reakcja kondensacji, w której traci się cząsteczkę wody, generuje każde wiązanie estrowe.

Podczas polimeryzacji nukleotydów w celu utworzenia kwasów nukleinowych grupa hydroksylowa grupy fosforanowej wiąże się z węglem 3 'cukru jednego nukleotydu, tworząc wiązanie estrowe z fosforanem innego nukleotydu.

Reakcja tworzy wiązanie fosfodiestrowe i usuwa cząsteczkę wody (tworzenie wiązania fosfodiestry, S.F.).

Ester siarkowy

Estry lub tioestry siarkowe są związkami z grupą funkcyjną R-S-CO-R '. Są produktem estryfikacji między kwasem karboksylowym a tiolem lub kwasem siarkowym (blok, 2016).

W biochemii najbardziej znanymi tioestrami są pochodne koenzymu A, na przykład acetylo-CoA.

Acetylo-koenzym A lub acetylo-CoA (rysunek 8) jest cząsteczką, która bierze udział w wielu reakcjach biochemicznych. Jest to centralna cząsteczka w metabolizmie lipidów, białek i węglowodanów.

Jego główną funkcją jest dostarczanie grupy acetylowej do cyklu kwasu cytrynowego (cykl Krebsa), który będzie utleniany do produkcji energii. Jest także cząsteczką prekursorową syntezy kwasów tłuszczowych i jest produktem degradacji niektórych aminokwasów.

Wspomniane powyżej kwasy tłuszczowe aktywowane CoA są innymi przykładami tioestrów, które pochodzą z komórki mięśniowej. Utlenianie tioestrów kwasu tłuszczowego-CoA faktycznie występuje w osobnych ciałach pęcherzykowych zwanych mitochondriami (Thompson, 2015).

Referencje

  1. ATP (2011, 10 sierpnia). Źródło: learnbiochemistry.wordpress: learnbiochemistry.wordpress.com.
  2. Block, E. (2016, 22 kwietnia). Związek organosiarczkowy. Źródło: britannica: britannica.com.
  3. Ian Hunt. (S.F.). Hydroliza estrów. Źródło: chem.ucalgary.ca: chem.ucalgary.ca.
  4. Futura-Sciences,. (S.F.). Wiązanie estrowe. Źródło: futura-sciences.us.
  5. King, M. W. (2017, 16 marca). Synteza i metabolizm kwasów tłuszczowych, triglicerydów i fosfolipidów. Źródło z themedicalbiochemistrypage.org.
  6. tworzenie wiązania fosfodiestry. (S.F.). Źródło: biosyn: biosyn.com.
  7. Thompson, T. E. (2015, 19 sierpnia). Lipid. Odzyskany z britannica: britannica.com.
  8. .