Esterio jungtis yra apibrėžiama kaip skirtumas tarp alkoholio grupės (-OH) ir karboksilo rūgšties grupėje (-COOH), suformuotas vandens molekulės pašalinimo jungties (H 2 O) (Futura-mokslai ,, SF).
Etilacetato struktūra parodyta 1 paveiksle. Esterinis ryšys yra tas vienintelis ryšys, kuris susidaro tarp karboksirūgšties deguonies ir etanolio anglies.
1 paveikslas: etilo acetato struktūra.
R-COOH + R '-OH → R-COO-R' + H 2 O
Paveiksle mėlyna dalis atitinka junginio dalį, gaunamą iš etanolio, o geltona dalis - acto rūgštis. Esterinė jungtis pažymėta raudonu apskritimu.
Esterinės jungties hidrolizė
Norint šiek tiek geriau suprasti esterinių ryšių pobūdį, paaiškinamas šių junginių hidrolizės reakcijos mechanizmas. Esterinis ryšys yra gana silpnas. Rūgščioje arba šarminėje terpėje jis hidrolizuojasi ir sudaro atitinkamai alkoholį ir karboksirūgštį. Esterių hidrolizės reakcijos mechanizmas yra gerai ištirtas.
Bazinėje terpėje nukleofiliniai hidroksidai pirmiausia puola C = O esterio elektrofilinį C, sulaužydami π jungtį ir sukurdami tetraedrinę tarpinę medžiagą.
Tuomet tarpinis produktas žlunga, pertvarkydamas C = O, todėl prarandama išeinančioji grupė, alkoksidas, RO-, kuris veda į karboksirūgštį.
Galiausiai rūgšties / bazės reakcija yra labai greita pusiausvyra, kai alkoksidas, RO-, veikia kaip bazė, deprotonuojanti karboksirūgštį RCO2H (apdorojimas rūgštimi leistų gauti karboksirūgštį iš reakcijos).
2 paveikslas: Esterinės jungties hidrolizė bazinėje terpėje.
Esterinės jungties hidrolizės rūgščioje terpėje mechanizmas yra šiek tiek sudėtingesnis. Rūgšties / bazės reakcija įvyksta pirmiausia, nes turite tik silpną nukleofilą ir prastą elektrofilą, kad suaktyvintumėte esterį.
Dėl karbonilo esterio protonizacijos jis tampa elektrofiliškesnis. Antrame etape deguonis vandenyje funkcionuoja kaip nukleofilas, puolant elektrofilinę C, kur C = O, elektronams judant link hidronio jonų, sukuriant tetraedrinę tarpinę.
Trečiajame etape vyksta rūgšties / bazės reakcija, pašalindama deguonį, kuris pateko iš vandens molekulės, kad neutralizuotų krūvį.
Ketvirtame etape įvyksta kita rūgšties / bazės reakcija. Jūs turite pašalinti -OCH3, bet turite padaryti jį gera išeinančia grupe protonizacijos būdu.
Penktame etape jie naudoja elektronus iš gretimo deguonies, kad padėtų „išstumti“ išeinančią grupę, sukurdami neutralią alkoholio molekulę.
Paskutiniame etape vyksta rūgšties / bazės reakcija. Hidronio jono deprotonizavimas atskleidžia C = O karbonilą karboksirūgšties produkte ir regeneruoja rūgšties katalizatorių (dr. Ian Hunt, SF).
Esterių rūšys
Anglies esteris
Angliavandenilio esteriai yra labiausiai paplitę šio tipo junginiai. Pirmasis anglies esteris buvo etilo acetatas arba dar vadinamas etilo etanoatu. Anksčiau šis junginys buvo žinomas kaip acto eteris, kurio pavadinimas vokiečių kalba yra Essig-Äther, kurio susitraukimas kilo iš šio tipo junginio pavadinimo.
Esteriai randami gamtoje ir yra plačiai naudojami pramonėje. Daugelis esterių turi būdingą vaisių kvapą, daugelis jų natūraliai yra augalų eteriniuose aliejuose. Tai lėmė ir tai, kad jie dažnai naudojami dirbtiniuose kvapuose ir kvapuose, kai kvapus bandoma mėgdžioti.
Kasmet pramoniniu būdu pagaminama keli milijardai kilogramų poliesterių, nes jie yra svarbūs produktai; polietileno tereftalatas, akrilato esteriai ir celiuliozės acetatas.
Esteriniai karboksilo esterių ryšiai yra atsakingi už trigliceridų susidarymą gyvuose organizmuose.
Trigliceridai randami visose ląstelėse, tačiau daugiausia riebaliniame audinyje jie yra pagrindinis energijos atsargas, kurias turi organizmas. Triacilgliceridai (TAG) yra glicerolio molekulės, sujungtos su trimis riebalų rūgštimis per esterinį ryšį. Riebalų rūgštys, esančios TAG, daugiausia yra sočiosios (Wilkosz, 2013).
3 paveikslas: trigliceridas, suformuotas glicerolio ir trijų riebalų rūgščių, sujungtų esteriniu ryšiu.
Triacilgliceridai (trigliceridai) sintetinami praktiškai visose ląstelėse. Pagrindiniai TAG sintezės audiniai yra plonoji žarna, kepenys ir adipocitai. Išskyrus žarnas ir adipocitus, TAG sintezė prasideda nuo glicerolio.
Glicerolis fosforilinamas pirmiausia su glicerolio kinaze, o po to aktyvuotos riebalų rūgštys (riebalų acil-CoAs) yra substratai, į kuriuos pridedama fosfatidines rūgštis sukuriančių riebalų rūgščių. Fosfato grupė pašalinama ir pridedama paskutinė riebalų rūgštis.
4 paveikslas: Glicerolio 3 fosfato esterinimas, norint gauti fosfatidinę rūgštį.
Plonojoje žarnoje dietiniai TAG hidrolizuojami, kad išsiskirtų riebalų rūgštys ir monoacilgliceridai (MAG), prieš juos įsisavindami enterocitai. Enterocitų MAGs yra acilinimo substratai dviejų pakopų procese, iš kurio gaunamas TAG.
Riebaliniame audinyje nėra glicerolio kinazės ekspresijos, todėl TAG šiame audinyje yra glikolitinis tarpinis produktas, dihidroksiacetono fosfatas, DHAP.
DHAP redukuojamas į glicerolio-3-fosfatą citozolinės glicerolio-3-fosfato dehidrogenazės pagalba, o likusi TAG sintezės reakcija yra tokia pati kaip ir visuose kituose audiniuose.
Fosforo esteris
Fosforo esteriai susidaro susidarius esteriniam ryšiui tarp alkoholio ir fosforo rūgšties. Atsižvelgiant į rūgšties struktūrą, šie esteriai gali būti mono-, di- ir trispakeisti.
5 paveikslas: fosforo rūgšties testerio struktūra.
Šio tipo esteriniai ryšiai yra tokiuose junginiuose kaip fosfolipidai, ATP, DNR ir RNR.
Fosfolipidai sintetinami susidarant esteriniam ryšiui tarp alkoholio ir fosfatidinės rūgšties fosfato (1,2-diacilglicerolio 3-fosfato). Dauguma fosfolipidų turi sočiųjų riebalų rūgščių C-1 ir nesočiųjų riebalų rūgščių C-2 glicerolio stubure.
Dažniausiai alkoholiuose (serinas, etanolaminas ir cholinas) taip pat yra azoto, kurį galima teigiamai įkrauti, o glicerolio ir inozitolio nėra (King, 2017).
6 paveikslas: fosfolipido struktūra. Esterinė jungtis pažymėta raudonu apskritimu.
Adenozino trifosfatas (ATP) yra molekulė, naudojama kaip energijos valiuta ląstelėje. Ši molekulė sudaryta iš adenino molekulės, sujungtos su ribozės molekule su trimis fosfato grupėmis (8 pav.).
7 paveikslas: ATP molekulė. Esterinė jungtis pažymėta raudonu apskritimu.
Trys molekulės fosfato grupės yra vadinamos gama (γ), beta (β) ir Alfa (α), pastarosios esterizuodamos ribozės C-5 hidroksilo grupę.
Ryšys tarp ribozės ir α-fosforilo grupės yra fosfoesterinis ryšys, nes jis apima anglies atomą ir fosforo atomą, tuo tarpu ATP β ir γ-fosforilo grupės yra sujungtos fosfoanhidridiniais ryšiais, kuriuose nėra anglies atomų. .
Visas fosfoanhidras turi didelę cheminę potencialą, ir ATP nėra išimtis. Ši potenciali energija gali būti tiesiogiai naudojama biocheminėse reakcijose (ATP, 2011).
Fosfodiesterinis ryšys yra kovalentinis ryšys, kuriame fosfato grupė yra sujungta su gretimais anglimis per esterinius ryšius. Ryšys yra kondensacijos reakcijos tarp dviejų cukraus grupių hidroksilo grupės ir fosfato grupės rezultatas.
Diesterinis ryšys tarp fosforo rūgšties ir dviejų cukraus molekulių DNR ir stuburo RNR susieja du nukleotidus, sudarydami oligonukleotidinius polimerus. Fosfodiesterinis ryšys susieja 3 'anglį su 5' anglimi DNR ir RNR.
(bazė1) - (ribozė) -OH + HO-P (O) 2-O- (ribozė) - (bazė 2)
(bazė1) - (ribozė) - O - P (O) 2 - O- (ribozė) - (bazė 2) + H 2 O
Reaguojant dviem iš hidroksilo grupių fosforo rūgštyje su hidroksilo grupe kitose dviejose molekulėse, fosfodiesterio grupėje susidaro du esteriniai ryšiai. Kondensacijos reakcija, kurios metu prarandama viena vandens molekulė, sukuria kiekvieną esterinį ryšį.
Polimerizuodami nukleotidus, sudarydami nukleorūgštis, fosfato grupės hidroksilo grupė prisijungia prie vieno nukleotido cukraus 3 'anglies, kad sudarytų esterinį ryšį su kito nukleotido fosfatu.
Reakcija suformuoja fosfodiesterinį ryšį ir pašalina vandens molekulę (fosfodiesterio jungties formavimas, SF).
Sieros esteris
Sieros esteriai arba tioesteriai yra junginiai, kurių funkcinė grupė yra RS-CO-R '. Jie yra esterinimo tarp karboksirūgšties ir tiolio arba sieros rūgšties produktas (Block, 2016).
8 paveikslas: bendroji tioesterio struktūra. Esterinė jungtis pažymėta raudonu apskritimu.
Biochemijoje geriausiai žinomi tioesteriai yra kofermento A dariniai, pavyzdžiui, acetil-CoA.
Acetilinis koenzimas A arba acetil-CoA (8 paveikslas) yra molekulė, dalyvaujanti daugelyje biocheminių reakcijų. Tai yra pagrindinė lipidų, baltymų ir angliavandenių apykaitos molekulė.
Pagrindinė jo funkcija yra pristatyti acetilą į citrinos rūgšties ciklą (Krebso ciklą), kad būtų oksiduota energijos gamybai. Tai taip pat yra riebalų rūgščių sintezės pirmtakas ir yra kai kurių aminorūgščių skilimo produktas.
9 paveikslas: acetilo CoA struktūra.
Aukščiau paminėtos CoA aktyvuotos riebalų rūgštys yra kiti tioesterių, esančių raumenų ląstelėje, pavyzdžiai. Riebalų rūgščių-CoA tioesterių oksidacija iš tikrųjų įvyksta atskiruose vezikuliniuose kūnuose, vadinamuose mitochondrijomis (Thompson, 2015).
Nuorodos
- ATP. (2011 m. Rugpjūčio 10 d.). Atkurta iš „learningbiochemistry.wordpress“: „learningbiochemistry.wordpress.com“.
- Blokas, E. (2016, balandžio 22). Organinės sieros junginys. Gauta iš „britannica“: britannica.com.
- Ianas Huntas. (SF). Esterių hidrolizė. Atkurta iš chem.ucalgary.ca: chem.ucalgary.ca.
- Futuros mokslai. (SF). Esterinis ryšys. Atkurta iš futura-sciences.us.
- Karalius, MW (2017 m. Kovo 16 d.). Riebalų rūgščių, trigliceridų ir fosfolipidų sintezė ir metabolizmas. Atkurta iš themedicalbiochemistrypage.org.
- fosfodiesterinių ryšių susidarymas. (SF). Atgauta iš „biosyn“: biosyn.com.
- Thompson, TE (2015, rugpjūčio 19). Lipidas. Atkurta iš britannica: britannica.com.
- Wilkosz, R. (2013 m. Lapkričio 6 d.). Esterinių ryšių susidarymas sintezuojant lipidus. Atkurta iš wisc-online.com.