Značilnosti in vrste povezav Ester



A estrsko povezavo je definirana kot vez med alkoholno skupino (-OH) in skupino karboksilne kisline (-COOH), ki nastane z odstranitvijo vodne molekule (H)2O) (Futura-Sciences, S.F.).

Na sliki 1 je prikazana struktura etil acetata. Estrska vez je tista enostavna vez, ki nastane med kisikom karboksilne kisline in ogljikom etanola.

R-COOH + R'-OH → R-COO-R '+ H2O

Na sliki modri del ustreza delu spojine, ki prihaja iz etanola in rumenega dela ocetne kisline. Prikazana je estrska povezava v rdečem krogu.

Indeks

  • 1 Hidroliza estrske vezi
  • 2 Vrste estrov              
    • 2.1 Ogljikov ester
    • 2.2 Fosforni ester
    • 2.3 Žveplovi ester
  • 3 Reference

Hidroliza estrske vezi

Da bi bolje razumeli naravo estrskih vezi, razložimo reakcijski mehanizem hidrolize teh spojin. Estrska vez je relativno šibka. V kislem ali bazičnem mediju se hidrolizira v alkohol in karboksilno kislino. Reakcijski mehanizem hidrolize estrov je dobro raziskan.

V osnovnem mediju najprej nukleofilni hidroksidi napadajo v elektrofilnem C C = O estra, lomijo π vez in ustvarimo tetraedrski vmesni.

Potem se vmesni del zruši, tako da se spremeni C = O, kar povzroči izgubo odhodne skupine, alkoksida, RO-, ki vodi do karboksilne kisline..

Končno, kislinsko-bazična reakcija je zelo hitro ravnovesje, kjer alkoksid, RO- deluje kot baza, ki deprotonira karboksilno kislino, RCO2H, (kislinska obdelava bi omogočila, da se karboksilna kislina dobi iz reakcije)..

Mehanizem hidrolize estrske vezi v kislem mediju je nekoliko bolj zapleten. Najprej pride do kislinsko-bazične reakcije, saj je prisoten le šibek nukleofil in okvarjen elektrofil, ki ga je potrebno aktivirati..

Zaradi protonacije karbonil estra je elektrofilnejši. V drugem koraku kisik vode deluje kot nukleofil, ki napada elektrofilno C v C = O, pri čemer se elektroni premikajo proti hidronijevim ionom, kar ustvarja tetraedrski vmesni.

V tretjem koraku poteka reakcija kisline / baze, ki deprotonira kisik, ki je prišel iz molekule vode, da nevtralizira obremenitev..

V četrtem koraku se pojavi druga reakcija kisline / baze. Izpisati morate -OCH3, vendar ga morate po protonaciji narediti dobro izhodno skupino.

V petem koraku uporabijo elektrone sosednjega kisika, da pomagajo "izgnati" odhajajočo skupino, pri čemer proizvajajo nevtralno molekulo alkohola..

V zadnjem koraku se pojavi reakcija kisline / baze. Deprotonacija hidronijevih ionov razkriva karbonilni C = O v produktu karboksilne kisline in regenerira kislinski katalizator (Dr. Ian Hunt, S.F.).

Vrste estrov              

Ogljikov ester

Karbonski estri so najpogostejši tovrstni spojini. Prvi ogljikov ester je bil etil acetat ali pa tudi etil etanoat. Prej je bila ta spojina znana kot kisov eter, čigar ime v nemščini je Essig-Äther, katerega krčenje je dobilo ime te vrste spojin..

Estri so v naravi in ​​se pogosto uporabljajo v industriji. Mnogi estri imajo značilne sadne vonjave in mnogi so naravno prisotni v eteričnih oljih rastlin. To je tudi privedlo do njegove skupne uporabe v umetnih vonjih in dišavah, ko se vonji poskušajo posnemati.

Več milijard kilogramov poliestrov se proizvaja industrijsko letno, pomembni proizvodi so takšni, kakršni so; polietilen tereftalat, akrilat in estri celuloznega acetata.

Esterska vez karboksilnih estrov je odgovorna za tvorbo trigliceridov v živih organizmih.

Trigliceridi se nahajajo v vseh celicah, večinoma v maščobnem tkivu, so glavna rezerva energije, ki jo ima organizem. Triacilgliceridi (TAG) so molekule glicerola, povezane s tremi maščobnimi kislinami s pomočjo estrske vezi. Maščobne kisline, ki so prisotne v TAG, so pretežno nasičene (Wilkosz, 2013).

Triacilgliceridi (trigliceridi) so sintetizirani v skoraj vseh celicah. Glavna tkiva za sintezo TAG so tanko črevo, jetra in adipociti. Razen črevesja in adipocitov se sinteza TAG začne z glicerolom.

Glicerol se najprej fosforilira z glicerol kinazo in nato aktivirane maščobne kisline (maščobni acil-CoAs) služijo kot substrati za dodajanje maščobnih kislin, ki proizvajajo fosfatidno kislino. Fosfatno skupino ločimo in dodamo zadnjo maščobno kislino.

V tankem črevesu se prehranske TAG hidrolizirajo za sproščanje maščobnih kislin in monoacilgliceridov (MAG) pred absorpcijo s strani enterocitov. MAG enterocitov služi kot substrati za acilacijo v dvostopenjskem procesu, ki proizvaja TAG.

V maščobnem tkivu ni izražanja glicerol kinaze, zato je gradbeni blok za TAG v tem tkivu glikolitični intermediat, dihidroksiaceton fosfat, DHAP.

DHAP se reducira na glicerol-3-fosfat s citosolno glicerol-3-fosfat dehidrogenazo in preostala reakcija sinteze TAG je enaka kot za vsa druga tkiva.

Fosforni ester

Estri fosforne kisline nastanejo z tvorbo estrske vezi med alkoholom in fosforno kislino. Glede na strukturo kisline so lahko ti estri mono, di in trisubstituirani.

Te vrste estrskih vezi najdemo v spojinah, kot so fosfolipidi, ATP, DNA in RNA.

Fosfolipide sintetiziramo z tvorbo estrske vezi med alkoholom in fosfatom fosfatidne kisline (1,2-diacilglicerol 3-fosfat). Večina fosfolipidov ima nasičene maščobne kisline na C-1 in nenasičene maščobne kisline na C-2 glicerolnega okostja.

Najpogosteje dodani alkoholi (serin, etanolamin in holin) vsebujejo tudi dušik, ki ga je mogoče pozitivno nabiti, medtem ko glicerol in inozitol nista (King, 2017).

Adenozin trifosfat (ATP) je molekula, ki se uporablja kot energijska valuta v celici. Ta molekula je sestavljena iz adeninske molekule, vezane na molekulo riboze s tremi fosfatnimi skupinami (slika 8)..

Tri fosfatne skupine molekule se imenujejo gama (γ), beta (β) in alfa (α), slednja pa esterificira C-5 hidroksilno skupino riboza..

Povezava med ribozo in α-fosforilno skupino je fosfoestrska vez, ker vključuje ogljikov atom in fosforjev atom, medtem ko sta β- in γ-fosforilne skupine v ATP povezani s fosfoanhidridnimi vezmi, ki ne vključujejo ogljikovih atomov..

Vsi fosfoanhidro imajo veliko kemijsko potencialno energijo, ATP pa ni izjema. Ta potencialna energija se lahko neposredno uporablja v biokemičnih reakcijah (ATP, 2011).

Fosfodiestrska vez je kovalentna vez, v kateri je fosfatna skupina vezana na sosednje ogljike preko estrskih vezi. Povezava je posledica kondenzacijske reakcije med hidroksilno skupino dveh sladkornih skupin in fosfatno skupino.

Diester povezava med fosforno kislino in dvema molekulama sladkorja v DNA in hrbtenično RNA veže dva nukleotida skupaj, da tvorita oligonukleotidne polimere. Fosfodiestrska vez veže 3 'ogljik s 5' ogljikom v DNA in RNA.

(baza 1) - (riboza) -OH + HO-P (O) 2-O- (riboza) - (baza 2)

(base1) - (riboza) - O - P (O) 2 - O- (riboza) - (baza 2) + H2O

Med reakcijo dveh hidroksilnih skupin v fosforni kislini z eno hidroksilno skupino v dveh drugih molekulah tvorimo dve estrski vezi v fosfodiestrski skupini. Kondenzacijska reakcija, v kateri se izgubi vodna molekula, ustvari vsako estrsko vez.

Med polimerizacijo nukleotidov za tvorbo nukleinskih kislin se hidroksilna skupina fosfatne skupine veže na 3 'ogljik sladkorja enega nukleotida, da tvori estrsko vez s fosfatom drugega nukleotida..

Reakcija tvori fosfodiestrsko vez in odstrani vodno molekulo (tvorba fosfodiestrske vezi, S.F.).

Žveplov ester

Žveplovi estri ali tioestri so spojine s funkcionalno skupino R-S-CO-R '. So produkt zaestrenja med karboksilno kislino in tiolom ali z žveplovo kislino (Block, 2016)..

V biokemiji so najbolj znani tioestri derivati ​​koencima A, na primer acetil-CoA.

Acetil koencim A ali acetil-CoA (slika 8) je molekula, ki sodeluje v mnogih biokemičnih reakcijah. Je osrednja molekula v presnovi lipidov, beljakovin in ogljikovih hidratov.

Njegova glavna naloga je, da dovoli acetilno skupino v cikel citronske kisline (Krebsov cikel), ki se bo oksidirala za proizvodnjo energije. Je tudi prekurzorska molekula sinteze maščobnih kislin in je produkt razgradnje nekaterih aminokislin.

Omenjene CoA-aktivirane maščobne kisline so drugi primeri tioestrov, ki izvirajo iz mišične celice. Oksidacija tioestrov maščobnih kislin-CoA se dejansko zgodi v diskretnih vezikularnih telesih, imenovanih mitohondriji (Thompson, 2015)..

Reference

  1. ATP (2011, 10. avgust). Vzpostavljeno iz learnbiochemistry.wordpress: learnbiochemistry.wordpress.com.
  2. Block, E. (2016, 22. april). Organska žveplova spojina. Vzpostavljeno iz britannice: britannica.com.
  3. Ian Hunt. (S.F.). Hidroliza estrov. Vzpostavljeno iz chem.ucalgary.ca: chem.ucalgary.ca.
  4. Futura-Sciences,. (S.F.). Ester vez. Vzpostavljeno iz futura-sciences.us.
  5. King, M. W. (2017, 16. marec). Sinteza in presnova maščobnih kislin, trigliceridov in fosfolipidov. Vzpostavljeno iz themedicalbiochemistrypage.org.
  6. tvorba fosfodiestra. (S.F.). Vzpostavljeno iz biosyn: biosyn.com.
  7. Thompson, T. E. (2015, avgust 19). Lipid. Izterjal iz britannice: britannica.com.
  8. .