Karakteristike i vrste esterskih veza
esterska veza je definirana kao veza između alkoholne skupine (-OH) i skupine karboksilne kiseline (-COOH), formirana eliminacijom molekule vode (H)2O) (Futura-Sciences, S.F.).
Na slici 1 prikazana je struktura etil acetata. Esterska veza je ona jednostavna veza koja nastaje između kisika karboksilne kiseline i ugljika etanola.
R-COOH + R'-OH → R-COO-R '+ H2O
Na slici, plavi dio odgovara dijelu spoja koji dolazi iz etanola i žutom dijelu koji je od octene kiseline. Prikazana je esterska veza u crvenom krugu.
indeks
- 1 Hidroliza esterske veze
- 2 Vrste estera
- 2.1 Ugljikov ester
- 2.2 Fosforni ester
- 2.3 Sumporni ester
- 3 Reference
Hidroliza esterske veze
Da bismo bolje razumjeli prirodu esterskih veza, objašnjavamo reakcijski mehanizam hidrolize tih spojeva. Esterska veza je relativno slaba. U kiselom ili bazičnom mediju on se hidrolizira u alkohol i karboksilnu kiselinu. Reakcijski mehanizam hidrolize estera dobro je proučen.
U bazičnom mediju prvo nukleofilni hidroksidi napadaju u elektrofilnom C estera C = O, razbijajući π vezu i stvarajući tetraedarski međuprodukt..
Zatim se međuprostor sruši, reformirajući C = O, što rezultira gubitkom izlazne skupine, alkoksida, RO-, što dovodi do karboksilne kiseline..
Konačno, reakcija kiselina / baza je vrlo brzo ravnoteža gdje alkoksid, RO- djeluje kao baza koja deprotonira karboksilnu kiselinu, RCO2H, (obrada kiselinom omogućila bi dobivanje karboksilne kiseline iz reakcije).
Mehanizam hidrolize esterske veze u kiselom mediju je malo složeniji. Prvo dolazi do reakcije kiselina / baza, budući da je prisutan samo slab nukleofil i neispravan elektrofil je potrebno aktivirati ester.
Protoniranje karbonil estera čini ga više elektrofilnim. U drugom koraku, kisik vode funkcionira kao nukleofil koji napada elektrofilni C u C = O, pri čemu se elektroni kreću prema hidronijovu ionu, stvarajući tetraedarski međuprodukt..
U trećem koraku odvija se reakcija kiselina / baza koja deprotonira kisik koji dolazi iz molekule vode kako bi neutralizirao opterećenje..
U četvrtom koraku nastaje druga reakcija kiselina / baza. Trebate ispisati -OCH3, ali morate ga protonirati kao dobru izlaznu grupu.
U petom koraku, oni koriste elektrone susjednog kisika kako bi pomogli "izbaciti" odlaznu skupinu, proizvodeći neutralnu molekulu alkohola..
U zadnjem koraku dolazi do reakcije kiselina / baza. Deprotonacija hidronskog iona otkriva karbonil C = O u produktu karboksilne kiseline i regenerira kiseli katalizator (Dr. Ian Hunt, S.F.).
Vrste estera
Ugljikov ester
Ugljični esteri su najčešći od ovog tipa spojeva. Prvi ugljični ester je etil acetat ili također etil etanoat. Nekada je ovaj spoj bio poznat kao octeni eter, čije je ime na njemačkom jeziku Essig-Äther čija je kontrakcija izvedena ime ove vrste spojeva.
Esteri se nalaze u prirodi i široko se koriste u industriji. Mnogi esteri imaju karakteristične voćne mirise, a mnogi su prirodno prisutni u eteričnim uljima biljaka. To je također dovelo do njegove uobičajene upotrebe u umjetnim mirisima i mirisima kada se mirisi pokušavaju oponašati.
Nekoliko milijardi kilograma poliestera proizvodi se industrijski godišnje, važni proizvodi kakvi jesu; polietilen tereftalat, akrilat i esteri celuloznog acetata.
Esterska veza karboksilnih estera je odgovorna za stvaranje triglicerida u živim organizmima.
Trigliceridi se nalaze u svim stanicama, ali uglavnom u masnom tkivu, oni su glavna energetska rezerva koju organizam ima. Triacilgliceridi (TAG) su molekule glicerola povezane s tri masne kiseline pomoću esterske veze. Masne kiseline prisutne u TAG-u su pretežno zasićene (Wilkosz, 2013).
Triacilgliceridi (trigliceridi) sintetizirani su u gotovo svim stanicama. Glavna tkiva za sintezu TAG su tanko crijevo, jetra i adipociti. Osim za crijeva i adipocite, sinteza TAG počinje s glicerolom.
Glicerol se prvo fosforilira s glicerol kinazom, a zatim aktivirane masne kiseline (masni acil-CoA) služe kao supstrati za dodavanje masnih kiselina koje stvaraju fosfatidnu kiselinu. Fosfatna skupina je odvojena i dodana je posljednja masna kiselina.
U tankom crijevu, dijetalne TAG se hidroliziraju kako bi se oslobodile masne kiseline i monoacilgliceridi (MAG) prije nego što ih unesu enterociti. MAG enterocita služe kao supstrati za acilaciju u dvostupanjskom procesu koji proizvodi TAG.
Unutar adipoznog tkiva nema ekspresije glicerol kinaze, tako da je građevni blok za TAG u ovom tkivu glikolitički intermedijer, dihidroksiaceton fosfat, DHAP.
DHAP se reducira na glicerol-3-fosfat pomoću citosolne glicerol-3-fosfat dehidrogenaze, a preostala reakcija sinteze TAG je ista kao i za sva ostala tkiva.
Fosforni ester
Esteri fosforne kiseline nastaju stvaranjem esterske veze između alkohola i fosforne kiseline. S obzirom na strukturu kiseline, ti esteri mogu biti mono, di i trisupstituirani.
Ove vrste esterskih veza nalaze se u spojevima kao što su fosfolipidi, ATP, DNA i RNA.
Fosfolipidi se sintetiziraju stvaranjem esterske veze između alkohola i fosfatne fosfatne kiseline (1,2-diacilglicerol 3-fosfat). Većina fosfolipida ima zasićenu masnu kiselinu na C-1 i nezasićenu masnu kiselinu na C-2 glicerolnog kostura.
Najčešće dodani alkoholi (serin, etanolamin i holin) također sadrže dušik koji može biti pozitivno nabijen, dok glicerol i inozitol ne sadrže (King, 2017).
Adenozin trifosfat (ATP) je molekula koja se koristi kao valuta energije u stanici. Ova molekula se sastoji od adeninske molekule vezane za molekulu riboze s tri fosfatne skupine (slika 8)..
Tri fosfatne skupine molekule nazivaju se gama (γ), beta (β) i alfa (α), potonje esterificiraju C-5 hidroksilnu skupinu riboze.
Veza između riboze i a-fosforilne skupine je fosfoesterska veza jer uključuje ugljikov atom i fosforni atom, dok su β- i γ-fosforilne skupine u ATP spojene fosfoanhidridnim vezama koje ne uključuju ugljikove atome..
Svi fosfoanhidro imaju značajnu kemijsku potencijalnu energiju, a ATP nije iznimka. Ova potencijalna energija može se koristiti izravno u biokemijskim reakcijama (ATP, 2011).
Fosfodiesterska veza je kovalentna veza u kojoj je fosfatna skupina vezana na susjedne ugljike preko esterskih veza. Veza je rezultat reakcije kondenzacije između hidroksilne skupine dvije skupine šećera i fosfatne skupine.
Diesterska veza između fosforne kiseline i dvije molekule šećera u DNA i kralježnica RNA veže dva nukleotida zajedno u obliku oligonukleotid polimera. Fosfodiesterska veza veže 3 'ugljik s 5' ugljikom u DNA i RNA.
(baza 1) - (riboza) -OH + HO-P (O) 2-O- (riboza) - (baza 2)
(baza 1) - (riboza) - O - P (O) 2 - O- (riboza) - (baza 2) + H2O
Tijekom reakcije dvije hidroksilne skupine u fosfornoj kiselini s jednom hidroksilnom skupinom u dvije druge molekule, dvije esterske veze nastaju u fosfodiesterskoj skupini. Reakcija kondenzacije u kojoj se gubi molekula vode stvara svaku estersku vezu.
Tijekom polimerizacije nukleotida da bi se formirale nukleinske kiseline, hidroksilna skupina fosfatne skupine veže se na 3 'ugljik šećera jednog nukleotida da se formira esterska veza s fosfatom drugog nukleotida.
Reakcija tvori fosfodiestersku vezu i uklanja molekulu vode (stvaranje fosfodiesterske veze, S.F.).
Sumporni ester
Esteri sumpora ili tioesteri su spojevi s funkcionalnom skupinom R-S-CO-R '. Oni su produkt esterifikacije između karboksilne kiseline i tiola ili sa sumpornom kiselinom (Block, 2016).
U biokemiji, najpoznatiji tioesteri su derivati koenzima A, na primjer, acetil-CoA.
Acetil-koenzim A ili acetil-CoA (slika 8) je molekula koja sudjeluje u mnogim biokemijskim reakcijama. To je središnja molekula u metabolizmu lipida, proteina i ugljikohidrata.
Njegova glavna funkcija je da isporuči acetilnu skupinu u ciklus limunske kiseline (Krebsov ciklus) koji će biti oksidiran za proizvodnju energije. Također je prekursorska molekula sinteze masnih kiselina i proizvod je razgradnje nekih aminokiselina.
Gore spomenute CoA-aktivirane masne kiseline su drugi primjeri tioestera koji potječu iz mišićne stanice. Oksidacija tioestera masne kiseline - CoA zapravo se događa u diskretnim vezikularnim tijelima zvanim mitohondrija (Thompson, 2015).
reference
- ATP. (2011., 10. kolovoza). Preuzeto s learnbiochemistry.wordpress: learnbiochemistry.wordpress.com.
- Block, E. (2016., 22. travnja). Organski sumporni spoj. Preuzeto s britannice: britannica.com.
- Ian Hunt. (S.F.). Hidroliza estera. Preuzeto s chem.ucalgary.ca: chem.ucalgary.ca.
- Futura-Sciences,. (S.F.). Esterska veza. Preuzeto s futura-sciences.us.
- King, M.W. (2017., 16. ožujka). Sinteza i metabolizam masnih kiselina, triglicerida i fosfolipida. Preuzeto s themedicalbiochemistrypage.org.
- formiranje fosfodiesterske veze. (S.F.). Preuzeto iz biosyn: biosyn.com.
- Thompson, T.E. (2015, kolovoz 19). Lipida. Oporavio se od britannice: britannica.com.
- .