Saites esteru raksturojums un veidi
A estera saite ir saikne starp spirta grupu (-OH) un karboksilskābes grupu (-COOH), kas veidojas, izvadot ūdens molekulu (H).2O) (Futura-Sciences, S.F.).
1. attēlā ir parādīta etilacetāta struktūra. Estera saite ir tāda vienkārša saite, kas veidojas starp karboksilskābes skābekli un etanola oglekli.
R-COOH + R'-OH → R-COO-R '+ H2O
Attēlā zilā daļa atbilst savienojuma daļai, kas nāk no etanola un dzeltenās daļas etiķskābes. Norāda sarkano apļa estera saiti.
Indekss
- 1 Estera saites hidrolīze
- 2 Estera veidi
- 2.1. Oglekļa esteris
- 2.2. Fosforskābe
- 2.3 Sēra esteris
- 3 Atsauces
Estera saiknes hidrolīze
Lai labāk izprastu estera saikņu raksturu, mēs izskaidrojam šo savienojumu hidrolīzes reakcijas mehānismu. Estera saite ir samērā vāja. Skābā vai bāziskā vidē tā hidrolizējas, veidojot alkoholu un karboksilskābi. Esteru hidrolīzes reakcijas mehānisms ir labi pētīts.
Bāzes vidē vispirms nukleofīli hidroksīdi uzbrūk C = O estera elektrofilajā C, laužot π saiti un radot tetraedrisko starpproduktu.
Pēc tam starpposma sabrūk, reformējot C = O, kā rezultātā tiek zaudēta izejošā grupa, alkoksīds, RO-, kas noved pie karboksilskābes..
Visbeidzot, skābes / bāzes reakcija ir ļoti ātrs līdzsvars, ja alkoksīds, RO- darbojas kā bāze, kas deprotonē karboksilskābi RCO2H (skābes apstrāde ļautu iegūt reakciju no karboksilskābes)..
Estera saites hidrolīzes mehānisms skābā vidē ir nedaudz sarežģītāks. Vispirms notiek skābes / bāzes reakcija, jo ir tikai vājš nukleofils un bojāts elektrofils ir nepieciešams, lai aktivizētu esteri..
Karbonilestera protonēšana padara to elektrofilāku. Otrajā posmā ūdens skābeklis funkcionē kā nukleofils, kas uzbrūk elektrofilam C C = O, elektroniem virzoties uz hidronija jonu, radot tetraedrisko starpproduktu.
Trešajā posmā notiek skābes / bāzes reakcija, kas deprotonē skābekli, kas nāk no ūdens molekulas, lai neitralizētu slodzi.
Ceturtajā posmā notiek cita skābes / bāzes reakcija. Jums ir nepieciešams, lai izvadītu -OCH3, bet tas ir nepieciešams, lai to padarītu par labu izejošo grupu, protonējot.
Piektajā posmā viņi izmanto blakus esošā skābekļa elektronus, lai palīdzētu izraidīt izejošo grupu, ražojot neitrālu alkohola molekulu..
Pēdējā posmā notiek skābes / bāzes reakcija. Hidronija jonu deprotonēšana atklāj karbonilgrupu C = O karboksilskābes produktā un reģenerē skābes katalizatoru (Dr. Ian Hunt, S.F.).
Estera veidi
Oglekļa esteris
Oglekļa esteri ir visizplatītākie šāda veida savienojumi. Pirmais oglekļa esteris bija etilacetāts vai arī etiletanoāts. Agrāk šis savienojums bija pazīstams kā etiķa ēteris, kura vārds vācu valodā ir Essig-Äther, kura kontrakcijas rezultātā tika iegūti šāda veida savienojumu nosaukumi..
Esteri ir sastopami dabā un tiek plaši izmantoti šajā nozarē. Daudziem esteriem piemīt raksturīgas augļu smakas, un daudzas no tām dabiski ir augu ēteriskajās eļļās. Tas ir novedis arī pie tā kopīgās izmantošanas mākslīgās smaržās un smaržvielās, kad smaržas mēģina atdarināt.
Vairāki miljardi kilogramu poliestera tiek ražoti rūpnieciski katru gadu, un tie ir svarīgi produkti; polietilēntereftalāta, akrilāta un celulozes acetāta esteri.
Karboksilesteru estera saite ir atbildīga par triglicerīdu veidošanos dzīvajos organismos.
Triglicerīdi atrodami visās šūnās, bet galvenokārt taukaudos, tie ir galvenie enerģijas rezervi, kas organismam ir. Triacilglicerīdi (TAG) ir glicerīna molekulas, kas saistītas ar trim taukskābēm, izmantojot estera saiti. TAG saturošās taukskābes pārsvarā ir piesātinātas (Wilkosz, 2013).
Triacilglicerīdi (triglicerīdi) tiek sintezēti gandrīz visās šūnās. Galvenie TAG sintēzes audi ir tievās zarnas, aknas un adipocīti. Izņemot zarnu un adipocītu, TAG sintēze sākas ar glicerīnu.
Glicerīnu vispirms fosforilē ar glicerīna kināzi, un tad aktivētās taukskābes (taukskābes acil-CoAs) kalpo kā substrāts taukskābju pievienošanai, kas rada fosfatidskābi. Fosfātu grupa ir atdalīta un pievieno pēdējo taukskābi.
Tievajās zarnās TAG pēc uztura hidrolizējas, lai atbrīvotos no taukskābēm un monoacilglicerīdiem (MAG) pirms ievadīšanas enterocītiem. MAG enterocītu kalpo kā acilēšanas substrāts divpakāpju procesā, kas ražo TAG.
Taukaudos nav glicerīna kināzes ekspresijas, tāpēc TAG celtniecības elements šajos audos ir glikolītiskais starpprodukts, dihidroksiacetona fosfāts, DHAP..
DHAP tiek samazināts līdz glicerīna-3-fosfātam ar citozola glicerīna-3-fosfāta dehidrogenāzi, un atlikušā TAG sintēzes reakcija ir tāda pati kā visiem pārējiem audiem..
Fosforskābe
Fosforskābes esteri tiek veidoti, veidojot estera saiti starp spirtu un fosforskābi. Ņemot vērā skābes struktūru, šie esteri var būt mono, di un trisubstitūti.
Šādi esteru saiknes veidi ir atrodami tādos savienojumos kā fosfolipīdi, ATP, DNS un RNS.
Fosfolipīdus sintezē, veidojot estera saiti starp alkoholu un fosfatidskābes fosfātu (1,2-diacilglicerīna 3-fosfātu). Lielākā daļa fosfolipīdu satur piesātinātu taukskābi uz C-1 un nepiesātināto taukskābi uz glicerīna skeleta C-2..
Visbiežāk pievienotie spirti (serīns, etanolamīns un holīns) satur arī slāpekli, ko var pozitīvi uzlādēt, bet glicerīns un inozitols (King, 2017).
Adenozīna trifosfāts (ATP) ir molekula, kas tiek izmantota kā enerģijas valūta šūnā. Šī molekula sastāv no adenīna molekulas, kas saistās ar ribozes molekulu ar trim fosfātu grupām (8. attēls)..
Trīs molekulas fosfātu grupas sauc par gamma (γ), beta (β) un alfa (α), pēdējās esterificējot ribozes C-5 hidroksilgrupu..
Saikne starp ribozi un α-fosforilgrupu ir fosfoestera saite, jo tā ietver oglekļa atomu un fosfora atomu, bet β- un γ-fosforilgrupas ATP ir savienotas ar fosfoanhidrīda saitēm, kurās nav oglekļa atomu..
Visam fosfoanhidro ir ievērojama ķīmiskā potenciāla enerģija, un ATP nav izņēmums. Šo potenciālo enerģiju var izmantot tieši bioķīmiskās reakcijās (ATP, 2011).
Fosfodiestera saite ir kovalentā saite, kurā fosfātu grupa ir piestiprināta pie blakus esošajiem oglekliem, izmantojot estera saiknes. Savienojums ir kondensācijas reakcijas rezultāts starp divu cukura grupu hidroksilgrupu un fosfātu grupu.
Diesteru saikne starp fosforskābi un divām cukura molekulām DNS un mugurkaula RNS saistās divi nukleotīdi kopā, veidojot oligonukleotīdu polimērus. Fosfodiestera saite saistās ar 3 'oglekli ar 5' oglekli DNS un RNS.
(bāze1) - (riboze) -OH + HO-P (O) 2-O- (riboze) - (bāze 2)
(bāze1) - (riboze) -O-P (O) 2-O- (riboze) - (bāze 2) + H2O
Divu hidroksilgrupu reaģēšanas laikā fosforskābē ar vienu hidroksilgrupu divās citās molekulās veidojas divas estera saites ar fosfodiesteru grupu. Kondensācijas reakcija, kurā tiek zaudēta ūdens molekula, rada katru estera saiti.
Nukleotīdu polimerizācijas laikā, veidojot nukleīnskābes, fosfātu grupas hidroksilgrupa saistās ar viena nukleotīda cukura 3 'oglekli, lai veidotu estera saiti ar cita nukleotīda fosfātu..
Reakcija veido fosfodiestera saiti un noņem ūdens molekulu (fosfodiestera saite, S.F.)..
Sēra esteris
Sērskābes esteri vai tioesteri ir savienojumi ar funkcionālo grupu R-S-CO-R '. Tie ir esterifikācijas produkts starp karboksilskābi un tiolu vai ar sērskābi (2016. gada bloks).
Bioķīmijā vispazīstamākie tioesteri ir koenzīma A atvasinājumi, piemēram, acetil-CoA.
Acetilkoenzīma A vai acetil-CoA (8. attēls) ir molekula, kas piedalās daudzās bioķīmiskās reakcijās. Tā ir centrālā molekula lipīdu, olbaltumvielu un ogļhidrātu metabolismā.
Tās galvenā funkcija ir piegādāt acetilgrupu citronskābes ciklam (Krebsa ciklam), kas tiks oksidēts enerģijas ražošanai. Tā ir arī taukskābju sintēzes prekursora molekula, un tā ir dažu aminoskābju noārdīšanās produkts.
Iepriekš minētās CoA aktivētās taukskābes ir citi tioesteru piemēri, kas rodas muskuļu šūnā. Taukskābju-CoA tioesteru oksidēšanās faktiski notiek atsevišķos vezikulāros ķermeņos, ko sauc par mitohondrijām (Thompson, 2015)..
Atsauces
- ATP (2011. gada 10. augusts). Saturs iegūts no learnbiochemistry.wordpress: learnbiochemistry.wordpress.com.
- Block, E. (2016, 22. aprīlis). Organosulfur savienojums. Saturs iegūts no britannica: britannica.com.
- Ian Hunt. (S.F.). Esteru hidrolīze. Saturs iegūts no chem.ucalgary.ca: chem.ucalgary.ca.
- Futura-Sciences,. (S.F.). Estera saite. Izgūti no futura-sciences.us.
- King, M. W. (2017. gada 16. marts). Taukskābes, triglicerīdi un fosfolipīdu sintēze un vielmaiņa. Izgūti no themedicalbiochemistrypage.org.
- fosfodiestera obligāciju veidošanās. (S.F.). Saturs iegūts no biosyn: biosyn.com.
- Thompson, T. E. (2015, 19. augusts). Lipīds. Atgūts no britannica: britannica.com.
- .