Естар веза се дефинише као везе између алкохолне групе (-ОХ) и карбоксилне киселине групом (-ЦООХ), формира елиминацијом молекула воде (Х 2 О) (Футура-Сциенцес ,, СФ).
Структура етил ацетата је приказана на слици 1. Естерска веза је она једнострука веза која формира између кисеоника карбоксилне киселине и угљеника етанола.
Слика 1: структура етил ацетата.
Р-ЦООХ + Р'-ОХ → Р-ЦОО-Р '+ Х 2 О
На слици, плави део одговара делу једињења који потиче од етанола, а жути део сирћетне киселине. Естерска веза је означена црвеним кругом.
Хидролиза естрске везе
Да бисмо мало боље разумели природу естерских веза, објашњен је механизам реакције хидролизе ових једињења. Веза естера је релативно слаба. У киселом или базном медијуму, он хидролизује, стварајући алкохол, односно карбоксилну киселину. Механизам реакције хидролизе естера је добро проучен.
У основном медијуму, нуклеофилни хидроксиди прво нападају електрофилни Ц естера Ц = О, разбијајући π везу и стварајући тетраедарски интермедијер.
Тада интермедијар пропада, реформујући Ц = О, што резултира губитком напуштајуће групе, алкоксида, РО-, што доводи до карбоксилне киселине.
Коначно, кисело-базна реакција је веома брза равнотежа где алкоксид, РО - делује као база која депротонира карбоксилну киселину, РЦО2Х, (третман киселина би омогућио да се карбоксилна киселина добије из реакције).
Слика 2: хидролиза естрске везе у базном медијуму.
Механизам хидролизе естрске везе у киселом медијуму је мало сложенији. Прво се дешава кисело / базна реакција, јер имате само слаб нуклеофил и лош електрофилију који вам треба да активирате естер.
Протонација карбонил естра чини га више електрофилним. У другом кораку, кисеоник у води функционише као нуклеофил нападајући електрофилни Ц на Ц = О, при чему се електрони крећу ка хидронијум-јону, стварајући тетраедарски интермедијер.
У трећем кораку долази до кисело-базне реакције која уклања уклањање кисеоника који долази из молекула воде ради неутрализације набоја.
У четвртом кораку долази до још једне киселинско / базне реакције. Морате извући -ОЦХ3, али то морате учинити добром одлазећом групом протонарањем.
У петом кораку, они користе електроне из суседног кисеоника да помогну да „истисну“ одлазећу групу, производећи неутрални молекул алкохола.
У последњем кораку долази до кисело-базне реакције. Депротонирање хидронијум јона открива Ц = О карбонил у производу карбоксилне киселине и регенерише кисели катализатор (Др. Иан Хунт, СФ).
Типови естра
Карбонски естер
Угљени карбони су најчешћи у овој врсти једињења. Први карбонски естер био је етил ацетат или такође назван етил етаноат. Раније је ово једињење било познато као етер сирћета, чије је име на немачком језику Ессиг-тхер, чија је контракција изведена из назива ове врсте једињења.
Естери се налазе у природи и широко се користе у индустрији. Многи естри имају карактеристичне мирисе по воћу, а многи су природно присутни у етеричним уљима биљака. Ово је такође довело до његове уобичајене употребе у вештачким мирисима и мирисима када мириси покушавају да се имитирају.
Неколико милијарди килограма полиестера производи се индустријски годишње, као важни производи; полиетилен терефталат, естри акрилата и целулозни ацетат.
Естерска веза карбоксилних естера одговорна је за стварање триглицерида у живим организмима.
Триглицериди се налазе у свим ћелијама, али углавном у масном ткиву, они су главна енергетска резерва коју тело има. Триацилглицериди (ТАГ) су молекули глицерола везани са три масне киселине путем естерских веза. Масне киселине присутне у ТАГ-има су претежно засићене (Вилкосз, 2013).
Слика 3: триглицериди формирани глицеролом и три масне киселине повезане естерском везом.
Триацилглицериди (триглицериди) се синтетишу у практично свим ћелијама. Главна ткива за синтезу ТАГ су танко црево, јетра и адипоцити. Осим црева и адипоцита, ТАГ синтеза започиње глицеролом.
Глицерол се прво фосфорилира са глицерол киназом, а затим активиране масне киселине (масни ацил-ЦоА) служе као супстрати за додавање масних киселина које стварају фосфатидну киселину. Уклоњена је фосфатна група и додата је последња масна киселина.
Слика 4: Естерификација фосфата глицерола 3 ради стварања фосфатидне киселине.
У танком цреву, дијетални ТАГ се хидролизују да би се ослободили масне киселине и моноацилглицериди (МАГ) пре уноса ентероцитима. Ентероцитни МАГ служе као супстрати за ацилацију у двостепеном процесу који ствара ТАГ.
У масном ткиву не постоји експресија глицерол киназе, па је грађевни блок ТАГ у овом ткиву гликолитички интермедијар, дихидроксиацетон фосфат, ДХАП.
ДХАП се редукује до глицерол-3-фосфата цитосолном глицерол-3-фосфат дехидрогеназом, а преостала реакција ТАГ синтезе је иста као и за сва остала ткива.
Фосфорни естер
Фосфорни естри настају формирањем естерске везе између алкохола и фосфорне киселине. С обзиром на структуру киселине, ови естри могу бити моно, ди и трисупституисани.
Слика 5: структура покушаја фосфорне киселине.
Ове врсте естерских веза налазе се у једињењима као што су фосфолипиди, АТП, ДНК и РНА.
Фосфолипиди се синтетишу формирањем естерске везе између фосфата алкохола и фосфатидне киселине (1,2-диацилглицерол 3-фосфат). Већина фосфолипида има засићену масну киселину на Ц-1 и незасићену масну киселину на Ц-2 краљежнице глицерола.
Најчешће додани алкохоли (серин, етаноламин и холин) такође садрже азот који се може позитивно набити, док глицерол и инозитол не чине (Кинг, 2017).
Слика 6: структура фосфолипида. Естерска веза је означена црвеним кругом.
Аденозин трифосфат (АТП) је молекул који се користи као валута енергије у ћелији. Овај молекул је састављен од молекула аденина који је повезан са молекулом рибозе са три фосфатне групе (слика 8).
Слика 7: АТП молекул. Естерска веза је означена црвеним кругом.
Три фосфатне групе молекула називају се гама (γ), бета (β) и Алпха (α), које последње естерификују Ц-5 хидроксилну групу рибозе.
Веза између рибозе и α-фосфорилне групе је фосфоестерска веза, јер укључује атом угљеника и атом фосфора, док су β- и γ-фосфорил групе у АТП повезане фосфоанхидридним везама које не укључују атоме угљеника. .
Сви фосфоанхидро имају значајну хемијску потенцијалну енергију, а АТП није изузетак. Ова потенцијална енергија може се директно користити у биохемијским реакцијама (АТП, 2011).
Фосфодиестерска веза је ковалентна веза у којој је фосфатна група везана за суседне угљенике преко естерских веза. Веза је резултат реакције кондензације између хидроксилне групе две шећерне групе и фосфатне групе.
Диестерска веза између фосфорне киселине и два молекула шећера у ДНК и матичној РНА повезује два нуклеотида заједно да формирају олигонуклеотидне полимере. Фосфодиестерска веза повезује 3 'угљеник са 5' угљеника у ДНК и РНК.
(база 1) - (рибоза) -ОХ + ХО-П (О) 2-О- (рибоза) - (база 2)
(база 1) - (рибоза) - О - П (О) 2 - О- (рибоза) - (база 2) + Х 2 О
Током реакције две хидроксилне групе у фосфорној киселини са хидроксилном групом у два друга молекула, формирају се две естерске везе у фосфодиестерској групи. Реакцијом кондензације у којој се губи један молекул воде ствара се свака естерска веза.
Током полимеризације нуклеотида да би се формирале нуклеинске киселине, хидроксилна група фосфатне групе веже се на 3 'угљеник шећера из једног нуклеотида да би формирао естерску везу са фосфатом другог нуклеотида.
Реакција формира фосфодиестерску везу и уклања молекул воде (формирање фосфидиестера везе, СФ).
Сумпорни естер
Сумпорни естри или тиоестери су једињења са функционалном групом РС-ЦО-Р '. Они су производ естерификације између карбоксилне киселине и тиола или сумпорне киселине (Блоцк, 2016).
Слика 8: генеричка структура тиоестера. Естерска веза је означена црвеним кругом.
У биохемији су најпознатији тиоестери деривати коензима А, на пример, ацетил-ЦоА.
Ацетил коензим А или ацетил-ЦоА (слика 8) је молекул који учествује у многим биохемијским реакцијама. То је централни молекул у метаболизму липида, протеина и угљених хидрата.
Његова главна функција је испорука ацетил групе у циклус лимунске киселине (Кребсов циклус) која ће бити оксидована за производњу енергије. Такође је молекул прекурсор за синтезу масних киселина и продукт је разградње неких аминокиселина.
Слика 9: структура ацетил ЦоА.
Горе споменуте масне киселине активиране ЦоА су други примери тиоестера који потичу из мишићне ћелије. Оксидација масних киселина-ЦоА тиоестера заправо се догађа у дискретним везикуларним телима која се називају митохондрија (Тхомпсон, 2015).
Референце
- АТП. (2011, 10. августа). Опоравак од леарнбиоцхемистри.вордпресс: леарнбиоцхемистри.вордпресс.цом.
- Блок, Е. (2016., 22. априла). Органо сумпорно једињење. Преузето са британница: британница.цом.
- Иан Хунт (СФ). Хидролиза естера. Опоравак од цхем.уцалгари.ца: цхем.уцалгари.ца.
- Футура-Сциенцес,. (СФ). Естер обвезница. Опоравак са футура-сциенцес.ус.
- Кинг, МВ (2017, 16. марта). Синтеза и метаболизам масне киселине, триглицерида и фосфолипида. Опоравак од темедицалбиоцхемистрипаге.орг.
- формирање фосфодијера. (СФ). Опоравак од биосин: биосин.цом.
- Тхомпсон, ТЕ (2015, 19. августа). Липид. Опоравак од британнице: британница.цом.
- Вилкосз, Р. (2013, 6. новембра). Формирање естранских веза у синтези липида. Опоравак од висц-онлине.цом.