Charakteristiky a typy spojení Ester



A esterové spojení je definován jako vazba mezi alkoholovou skupinou (-OH) a skupinou karboxylové kyseliny (-COOH), vytvořenou eliminací molekuly vody (H)2O) (Futura-Sciences, S.F.).

Na obr. 1 je znázorněna struktura ethylacetátu. Esterová vazba je taková jednoduchá vazba, která vzniká mezi kyslíkem karboxylové kyseliny a uhlíkem ethanolu.

R-COOH + R'-OH-R-COO-R '+ H2O

Na obrázku modrá část odpovídá části sloučeniny, která pochází z ethanolu a žluté části kyseliny octové. Je označena esterová vazba v červeném kruhu.

Index

  • 1 Hydrolýza esterové vazby
  • 2 Typy esterů              
    • 2.1 Karbonový ester
    • 2.2. Ester kyseliny fosforečné
    • 2.3 Ester kyseliny sírové
  • 3 Odkazy

Hydrolýza esterové vazby

Abychom lépe porozuměli povaze esterových vazeb, vysvětlíme mechanismus reakce hydrolýzy těchto sloučenin. Esterová vazba je relativně slabá. V kyselém nebo zásaditém médiu se hydrolyzuje za vzniku alkoholu a karboxylové kyseliny. Reakční mechanismus hydrolýzy esterů je dobře studován.

V základním médiu nejprve dochází k atakování nukleofilních hydroxidů v elektrofilním C C = O esteru, porušení vazby π a vytvoření tetraedrického meziproduktu.

Meziprodukty se pak zhroutí a reformují C = O, což vede ke ztrátě odstupující skupiny, alkoxidu, RO-, což vede k karboxylové kyselině..

Konečně, reakce kyselina / báze je velmi rychlá rovnováha, kde alkoxid, RO- funguje jako báze, která deprotonuje karboxylovou kyselinu, RCO2H (kyselé zpracování by umožnilo získat karboxylovou kyselinu z reakce)..

Mechanismus hydrolýzy esterové vazby v kyselém prostředí je o něco složitější. Nejdříve dochází k acidobazické reakci, protože je přítomen pouze slabý nukleofil a defektní elektrofil je nezbytný pro aktivaci esteru..

Protonace karbonylového esteru ho činí elektrofilnějším. Ve druhém kroku, kyslík vody funguje jako nucleophile napadat electrophilic C v C = O, s elektrony pohybujícími se k iontu hydronia, vytvářet tetrahedral intermediální.

Ve třetím kroku probíhá reakce kyselina / báze, která deprotonuje kyslík, který pochází z molekuly vody, aby neutralizoval zátěž.

Ve čtvrtém kroku dochází k další reakci kyselina / báze. Musíte výstup -OCH3, ale je třeba, aby to dobrá odchozí skupina protonation.

V pátém kroku, oni používají elektrony přilehlého kyslíku pomoci “vyhnat” odcházející skupinu, produkovat neutrální molekulu alkoholu \ t.

V posledním kroku dochází k reakci kyselina / báze. Deprotonace hydroniového iontu odhalí karbonyl C = O v produktu karboxylové kyseliny a regeneruje kyselý katalyzátor (Dr. Ian Hunt, S.F.).

Typy esterů              

Ester kyseliny uhličité

Karbonové estery jsou nejběžnějším z tohoto typu sloučenin. První ester uhlíku byl ethylacetát nebo také ethylethanát. Dříve byla tato sloučenina známa jako octový éter, jehož jméno v němčině je Essig-Äther, jehož kontrakce byla odvozena od názvu tohoto typu sloučenin..

Estery se nacházejí v přírodě a jsou široce používány v průmyslu. Mnoho esterů má charakteristické ovocné pachy a mnohé z nich jsou přirozeně přítomny v éterických olejích rostlin. To také vedlo k jeho běžnému použití v umělých vůních a vůních, když se pachy snaží napodobovat.

Několik miliard kilogramů polyesterů se vyrábí průmyslově ročně, což jsou důležité produkty; estery polyethylentereftalátu, akrylátu a acetátu celulózy.

Esterová vazba karboxylových esterů je zodpovědná za tvorbu triglyceridů v živých organismech.

Triglyceridy se nacházejí ve všech buňkách, ale hlavně v tukové tkáni, jsou hlavní energetickou rezervou, kterou organismus má. Triacylglyceridy (TAG) jsou glycerolové molekuly navázané na tři mastné kyseliny pomocí esterové vazby. Mastné kyseliny přítomné v TAG jsou převážně nasycené (Wilkosz, 2013).

Triacylglyceridy (triglyceridy) se syntetizují prakticky ve všech buňkách. Hlavní tkáně pro syntézu TAG jsou tenké střevo, játra a adipocyty. S výjimkou střeva a adipocytů začíná syntéza TAG glycerol.

Glycerol je nejprve fosforylován glycerol kinázou a pak aktivované mastné kyseliny (mastné acyl-CoA) slouží jako substráty pro přidání mastných kyselin, které generují kyselinu fosfatidovou. Fosfátová skupina se oddělí a přidá se poslední mastná kyselina.

V tenkém střevě jsou dietní TAG hydrolyzovány, aby uvolnily mastné kyseliny a monoacylglyceridy (MAG) před vychytáváním enterocytů. MAG enterocytů slouží jako substráty pro acylaci v dvoustupňovém procesu, který produkuje TAG.

V tukové tkáni neexistuje žádná exprese glycerol kinázy, takže stavební blok pro TAG v této tkáni je glykolytický meziprodukt, dihydroxyaceton fosfát, DHAP.

DHAP je redukován na glycerol-3-fosfát cytosolickou glycerol-3-fosfátdehydrogenázou a zbývající reakce syntézy TAG je stejná jako u všech ostatních tkání..

Ester kyseliny fosforečné

Estery kyseliny fosforečné vznikají tvorbou esterové vazby mezi alkoholem a kyselinou fosforečnou. Vzhledem ke struktuře kyseliny mohou být tyto estery mono-, di- a trisubstituované.

Tyto typy esterových vazeb se nacházejí ve sloučeninách, jako jsou fosfolipidy, ATP, DNA a RNA.

Fosfolipidy jsou syntetizovány tvorbou esterové vazby mezi alkoholem a fosfátem kyseliny fosfatidové (1,2-diacylglycerol-3-fosfát). Většina fosfolipidů má nasycenou mastnou kyselinu na C-1 a nenasycenou mastnou kyselinu na C-2 glycerolové kostry.

Nejčastěji přidávané alkoholy (serin, ethanolamin a cholin) také obsahují dusík, který může být kladně nabit, zatímco glycerol a inositol (King, 2017).

Adenosintrifosfát (ATP) je molekula, která se používá jako měna energie v buňce. Tato molekula je tvořena adeninovou molekulou vázanou na molekulu ribózy se třemi fosfátovými skupinami (obrázek 8)..

Tři fosfátové skupiny molekuly se nazývají gama (γ), beta (β) a alfa (α), přičemž druhá skupina esterifikuje hydroxylovou skupinu C-5 ribózy..

Vazba mezi ribózou a a-fosforylovou skupinou je fosfosesterová vazba, protože obsahuje atom uhlíku a atom fosforu, zatímco skupiny P- a y-fosforylových skupin v ATP jsou spojeny fosfoanhydridovými vazbami, které nezahrnují atomy uhlíku.

Všechny fosfoanhydro mají značnou chemickou potenciální energii a ATP není výjimkou. Tato potenciální energie může být použita přímo v biochemických reakcích (ATP, 2011).

Fosfodiesterová vazba je kovalentní vazba, ve které je fosfátová skupina navázána na sousední uhlíky prostřednictvím esterových vazeb. Vazba je výsledkem kondenzační reakce mezi hydroxylovou skupinou dvou cukerných skupin a fosfátovou skupinou.

Diesterová vazba mezi kyselinou fosforečnou a dvěma molekulami cukru v DNA a hlavní řetězcovou RNA váže dva nukleotidy společně za vzniku oligonukleotidových polymerů. Fosfodiesterová vazba váže 3 'uhlík s 5' uhlíkem v DNA a RNA.

(báze 1) - (ribóza) -OH + HO-P (0) 2-0- (ribóza) - (báze 2)

(báze 1) - (ribóza) -O-P (0) 2-0- (ribóza) - (báze 2) + H2O

Během reakce dvou hydroxylových skupin v kyselině fosforečné s jednou hydroxylovou skupinou ve dvou dalších molekulách se tvoří dvě esterové vazby ve fosfodiesterové skupině. Kondenzační reakce, při které se ztrácí molekula vody, vytváří každou esterovou vazbu.

Během polymerace nukleotidů za vzniku nukleových kyselin se hydroxylová skupina fosfátové skupiny váže na 3 'uhlík cukru jednoho nukleotidu za vzniku esterové vazby na fosfát jiného nukleotidu..

Reakce tvoří fosfodiesterovou vazbu a odstraňuje molekulu vody (tvorba fosfodiesterové vazby, S.F.)..

Ester kyseliny sírové

Estery kyseliny sírové nebo thioestery jsou sloučeniny s funkční skupinou R-S-CO-R '. Jsou produktem esterifikace mezi karboxylovou kyselinou a thiolem nebo kyselinou sírovou (Block, 2016).

V biochemii jsou nejznámějšími thioestery deriváty koenzymu A, například acetyl-CoA.

Acetylkoenzym A nebo acetyl-CoA (obrázek 8) je molekula, která se účastní mnoha biochemických reakcí. Je to centrální molekula v metabolismu lipidů, proteinů a sacharidů.

Jeho hlavní funkcí je dodávat acetylovou skupinu do cyklu kyseliny citrónové (Krebsův cyklus), který bude oxidován pro výrobu energie. Je to také prekurzorová molekula syntézy mastných kyselin a je produktem degradace některých aminokyselin.

Výše uvedené mastné kyseliny aktivované CoA jsou dalšími příklady thioesterů, které vznikají ve svalové buňce. Oxidace thioesterů mastné kyseliny-CoA se ve skutečnosti vyskytuje v diskrétních vezikulárních tělech zvaných mitochondrie (Thompson, 2015).

Odkazy

  1. ATP (2011, 10. srpna). Zdroj: learnbiochemistry.wordpress: learnbiochemistry.wordpress.com.
  2. Blok, E. (2016, 22. dubna). Sloučenina organického síry. Zdroj: britannica: britannica.com.
  3. Ian Hunt. (S.F.). Hydrolýza esterů. Zdroj: chem.ucalgary.ca: chem.ucalgary.ca.
  4. Futura-Sciences,. (S.F.). Esterová vazba. Získáno z futura-sciences.us.
  5. King, M. W. (2017, 16. března). Syntéza a metabolismus mastných kyselin, triglyceridů a fosfolipidů. Zdroj: themedicalbiochemistrypage.org.
  6. tvorba fosfodiesterové vazby. (S.F.). Zdroj: biosyn: biosyn.com.
  7. Thompson, T. E. (2015, 19. srpna). Lipid. Získané z britannica: britannica.com.
  8. .