Link Ester Χαρακτηριστικά και τύποι
Α εστερική σύνδεση ορίζεται ως ο δεσμός μεταξύ μιας ομάδας αλκοόλης (-ΟΗ) και μιας ομάδας καρβοξυλικού οξέος (-COOH), που σχηματίζεται από την απομάκρυνση ενός μορίου νερού (Η)2Ο) (Futura-Sciences, S.F.).
Στο Σχήμα 1 παρουσιάζεται η δομή του οξικού αιθυλεστέρα. Ο δεσμός εστέρα είναι αυτός ο απλός δεσμός που σχηματίζεται μεταξύ του οξυγόνου του καρβοξυλικού οξέος και του άνθρακα της αιθανόλης.
R-COOH + R'-ΟΗ- R-COO-R '+ Η2Ο
Στο σχήμα, το μπλε τμήμα αντιστοιχεί στο τμήμα της ένωσης που προέρχεται από την αιθανόλη και το κίτρινο μέρος από το οξικό οξύ. Εμφανίζεται ο εστερικός σύνδεσμος στον κόκκινο κύκλο.
Ευρετήριο
- 1 Υδρόλυση του δεσμού εστέρα
- 2 Τύποι εστέρων
- 2.1 Καρβονικός εστέρας
- 2.2 Φωσφορικός εστέρας
- 2.3 Θειικός εστέρας
- 3 Αναφορές
Υδρόλυση του δεσμού εστέρα
Για να καταλάβουμε λίγο καλύτερα τη φύση των εστερικών δεσμών, εξηγούμε τον μηχανισμό αντίδρασης της υδρόλυσης αυτών των ενώσεων. Ο δεσμός εστέρα είναι σχετικά ασθενής. Σε ένα όξινο ή βασικό μέσο υδρολύεται προς σχηματισμό αντίστοιχα αλκοόλης και καρβοξυλικού οξέος. Ο μηχανισμός αντίδρασης της υδρόλυσης των εστέρων έχει μελετηθεί καλά.
Σε βασικό μέσο, πρώτα η προσβολή πυρηνόφιλων υδροξειδίων στο ηλεκτρόφιλο C του εστέρα C = O, η θραύση του δεσμού π και η δημιουργία του τετραεδρικού ενδιαμέσου.
Στη συνέχεια, το ενδιάμεσο συμπίπτει, αναμορφώνοντας το C = O, με αποτέλεσμα την απώλεια της αποχωρούσας ομάδας, το αλκοξείδιο, RO-, το οποίο οδηγεί στο καρβοξυλικό οξύ.
Τέλος, μια αντίδραση οξέος / βάσεως είναι πολύ ταχεία ισορροπία όπου οι αλκοξειδίου RO- λειτουργεί σαν μία βάση αποπρωτονιωμένες καρβοξυλικό οξύ, RCO2H (όξινη κατεργασία επιτρέπει το καρβοξυλικό οξύ ελήφθη από την αντίδραση).
Ο μηχανισμός υδρόλυσης του δεσμού εστέρα σε όξινο μέσο είναι λίγο πιο περίπλοκος. Αρχικά λαμβάνει χώρα μία αντίδραση οξέος / βάσης, εφόσον υπάρχει μόνο ένα ασθενές πυρηνόφιλο και ένα ελαττωματικό ηλεκτρόφιλο είναι απαραίτητο να ενεργοποιηθεί ο εστέρας.
Η πρωτονίωση του καρβονυλεστέρα το καθιστά πιο ηλεκτρόφιλο. Στο δεύτερο στάδιο, το οξυγόνο στις λειτουργίες νερό σαν το πυρηνόφιλο επιτίθενται στο ηλεκτρόφιλο C σε C = O, με τα ηλεκτρόνια κινούνται προς το ιόν υδρονίου, δημιουργώντας το τετραεδρικό ενδιάμεσο.
Στο τρίτο βήμα λαμβάνει χώρα αντίδραση οξέος / βάσης με αποπρωτονίωση του οξυγόνου που προήλθε από το μόριο του νερού για να εξουδετερώσει το φορτίο.
Στο τέταρτο στάδιο, συμβαίνει μια άλλη αντίδραση οξέος / βάσης. Πρέπει να εξάγετε το -OCH3, αλλά πρέπει να το κάνετε μια καλή εξερχόμενη ομάδα με πρωτονίωση.
Στο πέμπτο βήμα, χρησιμοποιούν τα ηλεκτρόνια ενός παρακείμενου οξυγόνου για να βοηθήσουν "να αποβάλουν" την εξερχόμενη ομάδα, παράγοντας ένα ουδέτερο μόριο αλκοόλης.
Στο τελευταίο στάδιο λαμβάνει χώρα μια αντίδραση οξέος / βάσης. Η αποπρωτονίωση του ιόντος υδρογόνου αποκαλύπτει το καρβονύλιο C = O στο προϊόν καρβοξυλικού οξέος και αναγεννά το όξινο καταλύτη (Dr. Ian Hunt, S.F.).
Τύποι εστέρων
Ο άνθρακας εστέρας
Οι καρβονικοί εστέρες είναι οι πιο συνηθισμένοι αυτού του τύπου ενώσεων. Ο πρώτος καρβονικός εστέρας ήταν οξικός αιθυλεστέρας ή επίσης αιθανοικός αιθυλεστέρας. Παλαιότερα η ένωση αυτή ήταν γνωστή ως ο οίνος αιθέρος, του οποίου το όνομα στη γερμανική γλώσσα είναι το Essig-Äther, του οποίου η συστολή προέκυψε από το όνομα αυτού του τύπου ενώσεων.
Οι εστέρες βρίσκονται στη φύση και χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία. Πολλοί εστέρες έχουν χαρακτηριστικές οσμές φρούτων, και πολλές είναι φυσικά παρούσες στα αιθέρια έλαια των φυτών. Αυτό έχει οδηγήσει επίσης στην κοινή χρήση του σε τεχνητά αρώματα και αρώματα όταν οσμές προσπαθούν να μιμηθούν.
Πολλά δισεκατομμύρια χιλιόγραμμα πολυεστέρων παράγονται βιομηχανικά ετησίως, με σημαντικά προϊόντα όπως είναι. τερεφθαλικό πολυαιθυλένιο, ακρυλικό εστέρα και εστέρες οξικής κυτταρίνης.
Ο εστερικός δεσμός των καρβοξυλικών εστέρων είναι υπεύθυνος για το σχηματισμό τριγλυκεριδίων σε ζωντανούς οργανισμούς.
Τα τριγλυκερίδια βρίσκονται σε όλα τα κύτταρα, αλλά κυρίως στον λιπώδη ιστό, αποτελούν το κύριο ενεργειακό απόθεμα που έχει ο οργανισμός. Τα τριακυλγλυκερίδια (TAG) είναι μόρια γλυκερόλης συνδεδεμένα με τρία λιπαρά οξέα μέσω δεσμού εστέρα. Τα λιπαρά οξέα που υπάρχουν στο TAG είναι κυρίως κορεσμένα (Wilkosz, 2013).
Τα τριακυλγλυκερίδια (τριγλυκερίδια) συντίθενται σχεδόν σε όλα τα κύτταρα. Οι κύριοι ιστοί για τη σύνθεση του TAG είναι το λεπτό έντερο, το ήπαρ και τα λιποκύτταρα. Εκτός από το έντερο και τα λιποκύτταρα, η σύνθεση TAG αρχίζει με γλυκερόλη.
Η γλυκερόλη είναι φωσφορυλιωμένη πρώτα με κινάση γλυκερόλης και στη συνέχεια ενεργοποιούνται τα λιπαρά οξέα (λιπαρά ακυλο CoAs-) χρησιμεύουν ως υποστρώματα για την προσθήκη των λιπαρών οξέων που παράγουν φωσφατιδικό οξύ. Η φωσφορική ομάδα διαχωρίζεται και προστίθεται το τελευταίο λιπαρό οξύ.
Στο λεπτό έντερο, τα διαιτητικά TAG υδρολύονται για να απελευθερώσουν λιπαρά οξέα και μονοακυλογλυκερίδια (MAG) πριν από την πρόσληψη από εντεροκύτταρα. Το MAG των εντεροκυττάρων χρησιμεύει ως υποστρώματα για την ακυλίωση σε μια διαδικασία δύο σταδίων που παράγει ένα TAG.
Μέσα στον λιπώδη ιστό δεν υπάρχει έκφραση κινάσης γλυκερόλης, έτσι ώστε το δομικό στοιχείο για το TAG σε αυτόν τον ιστό είναι το γλυκολυτικό ενδιάμεσο, φωσφορικό διυδροξυακετόνη, DHAP.
Η DHAP μειώνεται σε γλυκερόλη-3-φωσφορική με κυτοσολική γλυκερόλη-3-φωσφορική αφυδρογονάση και η εναπομένουσα αντίδραση της σύνθεσης TAG είναι η ίδια όπως και για όλους τους άλλους ιστούς.
Φωσφορικός εστέρας
Φωσφορικοί εστέρες παράγονται με το σχηματισμό ενός δεσμού εστέρα μεταξύ αλκοόλης και φωσφορικού οξέος. Δεδομένης της δομής του οξέος, αυτοί οι εστέρες μπορεί να είναι μονο-, δι- και τρι-υποκατεστημένοι.
Αυτοί οι τύποι δεσμών εστέρων βρίσκονται σε ενώσεις όπως φωσφολιπίδια, ΑΤΡ, ϋΝΑ και RNA.
Τα φωσφολιπίδια συντίθενται δια του σχηματισμού ενός εστερικού δεσμού μεταξύ μιας αλκοόλης και του φωσφορικού φωσφορικού οξέος (3-φωσφορική 1,2-διακυλογλυκερόλη). Τα περισσότερα φωσφολιπίδια έχουν ένα κορεσμένο λιπαρό οξύ σε C-1 και ένα ακόρεστο λιπαρό οξύ στο C-2 του σκελετού γλυκερίνης.
Οι πιο συχνά προστεθείσες αλκοόλες (σερίνη, αιθανολαμίνη και χολίνη) περιέχουν επίσης άζωτο που μπορεί να φορτιστεί θετικά, ενώ η γλυκερόλη και η ινοσιτόλη δεν (King, 2017).
Η τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP) είναι ένα μόριο που χρησιμοποιείται ως νόμισμα ενέργειας στο κύτταρο. Αυτό το μόριο αποτελείται από ένα μόριο αδενίνης δεσμευμένο στο μόριο ριβόζης με τρεις φωσφορικές ομάδες (σχήμα 8).
Οι τρεις φωσφορικές ομάδες του μορίου ονομάζονται γάμμα (γ), βήτα (β) και άλφα (α), όπου η τελευταία εστεροποιεί την ομάδα υδροξυλίου C-5 της ριβόζης.
Ο δεσμός μεταξύ της ριβόζης και της ομάδας α-φωσφορυλ είναι ένας δεσμός φωσφοεστέρα που περιλαμβάνει ένα άτομο άνθρακα και ένα άτομο φωσφόρου, ενώ οι ομάδες β- και γ-φωσφορυλο ΑΤΡ συνδέονται με δεσμούς φωσφοανυδρίτη που δεν περιλαμβάνουν άτομα άνθρακα.
Όλοι οι φωσφοανυδροί έχουν σημαντική χημική δυναμική ενέργεια και η ΑΤΡ δεν αποτελεί εξαίρεση. Αυτή η δυνητική ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί άμεσα σε βιοχημικές αντιδράσεις (ATP, 2011).
Ένας δεσμός φωσφοδιεστέρα είναι ένας ομοιοπολικός δεσμός στον οποίο μια φωσφορική ομάδα συνδέεται με γειτονικούς άνθρακες μέσω εστερικών δεσμών. Ο δεσμός είναι αποτέλεσμα μιας αντίδρασης συμπύκνωσης μεταξύ μιας υδροξυλομάδας δύο ομάδων σακχάρων και μιας φωσφορικής ομάδας.
Η διασύνδεση διεστέρα μεταξύ του φωσφορικού οξέος και δύο μορίων σακχάρου στο DNA και του RNA του σκελετού δεσμεύει μαζί δύο νουκλεοτίδια για να σχηματίσει ολιγονουκλεοτιδικά πολυμερή. Ο δεσμός φωσφοδιεστέρα συνδέεται με άνθρακα 3 'με άνθρακα 5' στο ϋΝΑ και RNA.
(βάση 1) - (ριβόζη) -ΟΗ + HO-Ρ (Ο) 2-0- (ριβόζη) - (βάση 2)
(βάση 1) - (ριβόζη) -0-Ρ (Ο) 2-0- (ριβόζη) - (βάση 2) + Η2Ο
Κατά την αντίδραση δύο από τις ομάδες υδροξυλίου σε φωσφορικό οξύ με μία ομάδα υδροξυλίου σε δύο άλλα μόρια σχηματίζονται δύο εστερικοί δεσμοί σε μια ομάδα φωσφοδιεστέρα. Μια αντίδραση συμπύκνωσης στην οποία χάνεται ένα μόριο νερού δημιουργεί κάθε δεσμό εστέρα.
Κατά τον πολυμερισμό νουκλεοτιδίων για να σχηματίσουν νουκλεϊκά οξέα, η ομάδα υδροξυλίου της φωσφορικής ομάδας συνδέεται προς το 3 «άνθρακα του σακχάρου ενός νουκλεοτιδίου για το σχηματισμό ενός δεσμού φωσφορικού εστέρα σε ένα άλλο νουκλεοτίδιο.
Η αντίδραση σχηματίζει έναν δεσμό φωσφοδιεστέρα και απομακρύνει ένα μόριο νερού (σχηματισμός δεσμού φωσφοδιεστερ, S.F.).
Θειικός εστέρας
Οι θειικοί εστέρες ή θειοεστέρες είναι ενώσεις με τη λειτουργική ομάδα R-S-CO-R '. Αυτά είναι το προϊόν εστεροποίησης μεταξύ ενός καρβοξυλικού οξέος και μιας θειόλης ή με θειικό οξύ (Block, 2016).
Στη βιοχημεία, οι πιο γνωστοί θειοεστέρες είναι παράγωγα του συνενζύμου Α, για παράδειγμα ακετυλ-ΟοΑ.
Το ακετυλο-συνένζυμο Α ή ακετυλο-ΟοΑ (σχήμα 8) είναι ένα μόριο που συμμετέχει σε πολλές βιοχημικές αντιδράσεις. Είναι ένα κεντρικό μόριο στο μεταβολισμό των λιπιδίων, των πρωτεϊνών και των υδατανθράκων.
Η κύρια λειτουργία του είναι να παραδώσει την ομάδα ακετυλίου στον κύκλο του κιτρικού οξέος (κύκλος Krebs) που πρόκειται να οξειδωθεί για την παραγωγή ενέργειας. Είναι επίσης το πρόδρομο μόριο της σύνθεσης λιπαρών οξέων και είναι το προϊόν της αποικοδόμησης ορισμένων αμινοξέων.
Τα ενεργοποιημένα με CoA λιπαρά οξέα που αναφέρθηκαν παραπάνω είναι άλλα παραδείγματα θειοεστέρων που προέρχονται από το μυϊκό κύτταρο. Η οξείδωση των θειοεστέρων του λιπαρού οξέος-CoA συμβαίνει στην πραγματικότητα σε διακριτά φυσαλιδώδη όργανα που ονομάζονται μιτοχόνδρια (Thompson, 2015).
Αναφορές
- ATP (2011, 10 Αυγούστου). Ανακτήθηκε από το learnbiochemistry.wordpress: learnbiochemistry.wordpress.com.
- Block, Ε. (2016, 22 Απριλίου). Οργανοσουλφιδική ένωση. Ανακτήθηκε από britannica: britannica.com.
- Ιάν Χουντ. (S.F.). Υδρόλυση εστέρων. Ανακτήθηκε από το chem.ucalgary.ca: chem.ucalgary.ca.
- Futura-Sciences,. (S.F.). Ο δεσμός εστέρος. Ανακτήθηκε από το futura-sciences.us.
- King, Μ. W. (2017, 16 Μαρτίου). Σύνθεση και μεταβολισμός λιπαρών οξέων, τριγλυκεριδίων και φωσφολιπιδίων. Ανακτήθηκε από themedicalbiochemistrypage.org.
- σχηματισμού δεσμού φωσφοδιεστερ. (S.F.). Ανακτήθηκε από biosyn: biosyn.com.
- Thompson, Τ. Ε. (2015, 19 Αυγούστου). Lipid. Ανάκτηση από britannica: britannica.com.
- .