Esteris saite tiek definēts kā saikne starp spirta grupas (-OH) un karboksilgrupu (-COOH), ar izvadīšanas no ūdens molekulas veido (H 2 O) (Futura-Sciences ,, SF).
Etilacetāta struktūra ir parādīta 1. attēlā. Estera saite ir viena saite, kas veidojas starp karbonskābes skābekli un etanola oglekli.
1. attēls: etilacetāta struktūra.
R-COOH + R'-OH → R-COO-R '+ H 2 O
Attēlā zilā daļa atbilst savienojuma daļai, kas nāk no etanola, un dzeltenā daļa atbilst etiķskābei. Estera saite ir atzīmēta ar sarkanu apli.
Estera saites hidrolīze
Lai mazliet labāk izprastu esteru saišu raksturu, ir izskaidrots šo savienojumu hidrolīzes reakcijas mehānisms. Estera saite ir salīdzinoši vāja. Skābā vai bāzes vidē tas hidrolizējas, veidojot attiecīgi spirtu un karbonskābi. Esteru hidrolīzes reakcijas mehānisms ir labi izpētīts.
Pamata barotnē nukleofīlie hidroksīdi vispirms uzbrūk C = O estera elektrofilajā C, pārraujot π saiti un izveidojot tetraedrisko starpproduktu.
Tad starpprodukts sabrūk, reformējot C = O, kā rezultātā tiek zaudēta aizejošā grupa, alkoksīds, RO-, kas noved pie karbonskābes.
Visbeidzot, skābes / bāzes reakcija ir ļoti ātra līdzsvara stāvoklī, kur alkoksīds, RO, darbojas kā bāze, kas deprotonē karbonskābi RCO2H (apstrāde ar skābi ļautu no reakcijas iegūt karbonskābi).
2. attēls: estera saites hidrolīze bāzes vidē.
Estera saites hidrolīzes mehānisms skābā vidē ir nedaudz sarežģītāks. Vispirms notiek skābes / bāzes reakcija, jo jums ir tikai vājš nukleofils un slikts elektrofils, lai aktivizētu esteri.
Karboniliestera protonēšana padara to elektrofilāku. Otrajā posmā skābeklis ūdenī funkcionē kā nukleofils, uzbrūkot elektrofīlajam C pie C = O, elektroniem virzoties uz hidronija jonu, veidojot tetraedrisko starpproduktu.
Trešajā posmā notiek skābes / bāzes reakcija, deprotējot skābekli, kas nāca no ūdens molekulas, lai neitralizētu lādiņu.
Ceturtajā posmā notiek vēl viena skābes / bāzes reakcija. Jums ir jāizņem -OCH3, bet jums tas jāpadara par labu aizejošu grupu ar protonēšanas palīdzību.
Piektajā solī viņi izmanto elektronus no blakus esošā skābekļa, lai palīdzētu "izstumt" aizejošo grupu, veidojot neitrālu alkohola molekulu.
Pēdējā posmā notiek skābes / bāzes reakcija. Hidronija jona deprotonēšana atklāj C = O karbonilkarbonskābes produktā un reģenerē skābes katalizatoru (Dr. Ian Hunt, SF).
Esteru veidi
Oglekļa esteris
Oglekļa esteri ir visizplatītākie šāda veida savienojumos. Pirmais oglekļa esteris bija etilacetāts vai arī to sauca par etil-etanoātu. Agrāk šo savienojumu sauca par etiķa ēteri, kura nosaukums vācu valodā ir Essig-Äther, kura saraušanās tika iegūta no šāda veida savienojuma nosaukuma.
Esteri ir sastopami dabā un tiek plaši izmantoti rūpniecībā. Daudziem esteriem ir raksturīgas augļu smakas, un daudzi dabiski atrodas augu ēteriskajās eļļās. Tas ir novedis pie tā, ka to bieži izmanto mākslīgās smaržās un smaržās, kad smaržas mēģina atdarināt.
Katru gadu rūpnieciski tiek ražoti vairāki miljardi kilogramu poliesteru, kas ir svarīgi ražojumi; polietilēntereftalāts, akrilāta esteri un celulozes acetāts.
Karboksilskābju esteru saite ir atbildīga par triglicerīdu veidošanos dzīvos organismos.
Triglicerīdi ir atrodami visās šūnās, bet galvenokārt taukaudos, tie ir galvenā ķermeņa enerģijas rezerve. Triacilglicerīdi (TAG) ir glicerīna molekulas, kas ar estera saiti ir savienotas ar trim taukskābēm. Taukskābes, kas atrodas TAG, pārsvarā ir piesātinātas (Wilkosz, 2013).
3. attēls: triglicerīds, ko veido glicerīns un trīs taukskābes, kas savienotas ar estera saiti.
Triacilglicerīdi (triglicerīdi) tiek sintezēti praktiski visās šūnās. Galvenie TAG sintēzes audi ir tievās zarnas, aknas un adipocīti. Izņemot zarnas un adipocītus, TAG sintēze sākas ar glicerīnu.
Glicerīns vispirms tiek fosforilēts ar glicerīna kināzi, un pēc tam aktivētās taukskābes (taukskābes-CoAs) kalpo kā substrāti fosfatidīnskābi veidojošo taukskābju pievienošanai. Fosfātu grupa tiek noņemta un pievienota pēdējā taukskābe.
4. attēls. Glicerīna 3 fosfāta esterifikācija, lai iegūtu fosfatidīnskābi.
Tievā zarnā uztura TAG tiek hidrolizēti, lai atbrīvotu taukskābes un monoacilglicerīdus (MAG), pirms tos absorbē enterocīti. Enterocītu MAGs kalpo par substrātiem acilēšanai divpakāpju procesā, kas rada TAG.
Taukaudos nav glicerīna kināzes ekspresijas, tāpēc TAG pamatelements šajos audos ir glikolītiskais starpprodukts, dihidroksiacetona fosfāts, DHAP.
DHAP ar citozola glicerīna-3-fosfāta dehidrogenāzes palīdzību samazina līdz glicerīna-3-fosfātam, un atlikušā TAG sintēzes reakcija ir tāda pati kā visiem citiem audiem.
Fosfora esteris
Fosfora esterus iegūst, veidojot estera saiti starp spirtu un fosforskābi. Ņemot vērā skābes struktūru, šie esteri var būt mono-, di- un triaizvietoti.
5. attēls. Fosforskābes testera struktūra.
Šāda veida esteru saites ir sastopamas savienojumos, piemēram, fosfolipīdos, ATP, DNS un RNS.
Fosfolipīdi tiek sintezēti, veidojot estera saiti starp spirtu un fosfatidilskābes fosfātu (1,2-diacilglicerīna 3-fosfātu). Lielākajai daļai fosfolipīdu ir piesātinātas taukskābes uz C-1 un nepiesātinātas taukskābes uz C-2 no glicerīna pamatnes.
Visbiežāk pievienotie spirti (serīns, etanolamīns un holīns) satur arī slāpekli, kas var būt pozitīvi lādēts, savukārt glicerīns un inozitols to nedara (King, 2017).
6. attēls: fosfolipīda struktūra. Estera saite ir atzīmēta ar sarkanu apli.
Adenozīna trifosfāts (ATP) ir molekula, kuru šūnā izmanto kā enerģijas valūtu. Šī molekula sastāv no adenīna molekulas, kas savienota ar ribozes molekulu ar trim fosfātu grupām (8. attēls).
7. attēls: ATP molekula. Estera saite ir atzīmēta ar sarkanu apli.
Trīs molekulas fosfātu grupas sauc par gamma (γ), beta (β) un Alpha (α), pēdējās esterificējot ribozes C-5 hidroksilgrupu.
Saite starp ribozi un α-fosforilgrupu ir fosfoestera saite, jo tajā ietilpst oglekļa atoms un fosfora atoms, savukārt ATP β un γ-fosforilgrupas ir savienotas ar fosfoanhidrīda saitēm, kurās nav iesaistīti oglekļa atomi. .
Visiem fosfohidrogēniem ir ievērojama ķīmiskā potenciālā enerģija, un ATP nav izņēmums. Šo potenciālo enerģiju var tieši izmantot bioķīmiskās reakcijās (ATP, 2011).
Fosfodiestera saite ir kovalenta saite, kurā fosfātu grupa ar esteru saitēm ir piesaistīta blakus esošajiem oglekļa atomiem. Saite ir kondensācijas reakcijas rezultāts starp divu cukura grupu hidroksilgrupu un fosfātu grupu.
Diestera saite starp fosforskābi un divām cukura molekulām DNS un mugurkaula RNS saista divus nukleotīdus kopā, veidojot oligonukleotīdu polimērus. Fosfodiestera saite savieno 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) + H 2 O
Divu fosforskābes hidroksilgrupu reakcijas laikā ar hidroksilgrupu divās citās molekulās fosfodiestera grupā veidojas divas estera saites. Kondensācijas reakcija, kurā tiek zaudēta viena ūdens molekula, rada katru estera saiti.
Nukleotīdu polimerizācijas laikā, veidojot nukleīnskābes, fosfātu grupas hidroksilgrupa piestiprinās pie viena nukleotīda cukura 3 ′ oglekļa, veidojot estera saiti ar cita nukleotīda fosfātu.
Reakcija veido fosfodiestera saiti un noņem ūdens molekulu (fosfodiestera saites veidošanās, SF).
Sērskābes esteris
Sērskābes esteri vai tioesteri ir savienojumi ar funkcionālo grupu RS-CO-R '. Tie ir esterifikācijas produkts starp karbonskābi un tiolu vai ar sērskābi (Block, 2016).
8. attēls: tioestera vispārējā struktūra. Estera saite ir atzīmēta ar sarkanu apli.
Bioķīmijā pazīstamākie tioesteri ir koenzīma A atvasinājumi, piemēram, acetil-CoA.
Acetilkoenzīms 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 nogādāt acetilgrupu citronskābes ciklā (Krebsa ciklā), lai to oksidētu enerģijas ražošanai. Tā ir arī taukskābju sintēzes priekšgājēja molekula un dažu aminoskābju sadalīšanās produkts.
9. attēls: acetil-CoA struktūra.
Iepriekš minētās CoA aktivētās taukskābes ir citi tioestru piemēri, kuru izcelsme ir muskuļu šūnā. Taukskābju-CoA tioesteri oksidēšanās faktiski notiek diskrētos vezikulāros ķermeņos, ko sauc par mitohondrijiem (Thompson, 2015).
Atsauces
- ATP. (2011. gads, 10. augusts). Atjaunots no vietnes oppbiochemistry.wordpress vietnes: Learnbiochemistry.wordpress.com.
- Bloks, E. (2016, 22. aprīlis). Sēra organiskais savienojums. Izgūts no britannica: britannica.com.
- Īans Hants. (SF). Esteru hidrolīze. Atgūts no chem.ucalgary.ca: chem.ucalgary.ca.
- Futura-Sciences ,. (SF). Estera saite. Atgūts no futura-sciences.us.
- Karalis, MW (2017, 16. marts). Taukskābju, triglicerīdu un fosfolipīdu sintēze un metabolisms. Atgūts no themedicalbiochemistrypage.org.
- fosfodiestera saišu veidošanās. (SF). Atgūts no biosyn: biosyn.com.
- Tompsons, TE (2015, 19. augusts). Lipīds. Atgūts no britannica: britannica.com.
- Wilkosz, R. (2013, 6. novembris). Estera saišu veidošanās lipīdu sintēzē. Atgūts no wisc-online.com.