Link Ester Eigenschaften und Typen



A Esterverbindung ist definiert als die Bindung zwischen einer Alkoholgruppe (-OH) und einer Carbonsäuregruppe (-COOH), gebildet durch Abspaltung eines Wassermoleküls (H)2O) (Futura-Sciences, S.F.).

In Fig. 1 ist die Struktur von Ethylacetat gezeigt. Die Esterbindung ist die einfache Bindung, die zwischen dem Sauerstoff der Carbonsäure und dem Kohlenstoff des Ethanols gebildet wird.

Abbildung 1: Struktur von Ethylacetat.

R-COOH + R'-OH → R-COO-R '+ H2O

In der Figur entspricht der blaue Teil dem Teil der Verbindung, der aus Ethanol stammt, und der gelbe Teil ist der der Essigsäure. Die Esterbindung im roten Kreis ist angegeben.

Index

  • 1 Hydrolyse der Esterbindung
  • 2 Arten von Ester
    • 2.1 Kohlensäureester
    • 2.2 Phosphorsäureester
    • 2.3 Schwefelsäureester
  • 3 Referenzen

Hydrolyse der Esterbindung

Um die Natur der Esterbindungen etwas besser zu verstehen, erklären wir den Reaktionsmechanismus der Hydrolyse dieser Verbindungen. Die Esterbindung ist relativ schwach. In einem sauren oder basischen Medium wird es hydrolysiert, um jeweils Alkohol und Carbonsäure zu bilden. Der Reaktionsmechanismus der Esterhydrolyse ist gut untersucht.

Im basischen Medium greifen zunächst die nucleophilen Hydroxide in das elektrophile C des C = O-Esters ein, brechen die π-Bindung auf und bilden das tetraedrische Intermediat.

Dann kollabiert das Zwischenprodukt, wobei das C = O reformiert wird, was zum Verlust der Abgangsgruppe, des Alkoxids, RO- führt, was zur Carbonsäure führt.

Schließlich ist eine Säure / Base-Reaktion ein sehr schnelles Gleichgewicht, wobei das Alkoxid, RO-, als eine Base wirkt, die die Carbonsäure RCO2H deprotoniert (eine saure Behandlung würde es ermöglichen, dass die Carbonsäure aus der Reaktion erhalten wird).

Abbildung 2: Hydrolyse der Esterbindung in basischem Medium.

Der Hydrolyse-Mechanismus der Esterbindung in saurem Medium ist etwas komplizierter. Zunächst wird eine Säure-Base-Reaktion durchgeführt, da nur ein schwaches Nucleophil und ein defektes Elektrophil benötigt werden, der Ester muss aktiviert werden.

Die Protonierung des Carbonylesters macht ihn elektrophiler. Im zweiten Schritt fungiert der Sauerstoff des Wassers als Nucleophil, der das elektrophile C im C = O angreift, wobei sich die Elektronen zum Hydroniumion hin bewegen und so das tetraedrische Intermediat bilden.

Im dritten Schritt erfolgt eine Säure / Base-Reaktion, bei der der Sauerstoff, der vom Wassermolekül stammt, deprotoniert wird, um die Ladung zu neutralisieren.

Im vierten Schritt findet eine weitere Säure / Base-Reaktion statt. Das -OCH3 muss ausgegeben werden, aber es muss durch Protonierung in eine gut hervortretende Gruppe umgewandelt werden.

Im fünften Schritt verwenden sie die Elektronen eines benachbarten Sauerstoffs, um die austretende Gruppe "auszustoßen", wodurch ein neutrales Alkoholmolekül entsteht.

Im letzten Schritt findet eine Säure / Base-Reaktion statt. Die Deprotonierung des Hydroniumions zeigt das Carbonyl C = O im Carbonsäureprodukt und regeneriert den Säurekatalysator (Dr. Ian Hunt, S. F.).

Arten von Ester              

Kohlensäureester

Carbonsäureester sind die häufigsten dieser Art von Verbindungen. Der erste Kohlenstoffester war Ethylacetat oder auch Ethylethoxylat. Früher war diese Verbindung als Essig-Ether bekannt, dessen Name in Deutsch Essig-Äther ist, dessen Kontraktion der Name dieser Art von Verbindungen abgeleitet wurde.

Ester sind in der Natur gefunden und sind in der Industrie weit verbreitet. Viele Ester haben charakteristische Fruchtgerüche, und viele sind natürlicherweise in den ätherischen Ölen von Pflanzen vorhanden. Dies hat auch zu seiner üblichen Verwendung in künstlichen Aromen und Düften geführt, wenn Gerüche versucht werden, nachgeahmt zu werden.

Mehrere Milliarden Kilogramm Polyester werden jährlich industriell hergestellt, wichtige Produkte wie sie sind; Polyethylenterephthalat, Acrylatester und Celluloseacetat.

Die Esterbindung von Carbonsäureestern ist für die Bildung von Triglyceriden in lebenden Organismen verantwortlich.

Triglyzeride werden in allen Zellen vor allem im Fettgewebe gefunden, sie sind die Hauptenergiereserve, die der Organismus hat. Triacylglyceride (TAG) sind Glycerinmoleküle, die über eine Esterbindung an drei Fettsäuren gebunden sind. Die im TAG vorhandenen Fettsäuren sind überwiegend gesättigt (Wilkosz, 2013).

Fig. 3: Triglycerid, gebildet durch Glycerin und drei Fettsäuren, die durch eine Esterbindung verbunden sind.

Triacylglyceride (Triglyceride) werden in praktisch allen Zellen synthetisiert. Die Hauptgewebe für die Synthese von TAG sind der Dünndarm, die Leber und die Adipozyten. Mit Ausnahme von Darm und Adipozyten beginnt die TAG-Synthese mit Glycerin.

Das Glycerin wird zuerst mit Glycerolkinase phosphoryliert und dann dienen die aktivierten Fettsäuren (Fettacyl-CoAs) als Substrate für die Zugabe von Fettsäuren, die Phosphatidsäure erzeugen. Die Phosphatgruppe wird getrennt und die letzte Fettsäure wird zugegeben.

Abbildung 4: Veresterung von Glycerin-3-Phosphat zu Phosphatidsäure.

Im Dünndarm werden diätetische TAGs hydrolysiert, um Fettsäuren und Monoacylglyceride (MAG) vor der Aufnahme durch Enterozyten freizusetzen. MAG von Enterozyten dienen als Substrate für die Acylierung in einem zweistufigen Verfahren, das ein TAG erzeugt.

Innerhalb des Fettgewebes kein Glycerinkinase Expression so der Baustein für TAG in diesem Gewebe ist die glykolytischen Zwischen, Dihydroxyacetonphosphat, DHAP.

DHAP reduziert zu Glycerin-3-phosphat durch Glycerol-3-phosphat-Dehydrogenase und verbleibende TAG Synthesereaktion cytosolischen ist die gleiche wie für alle anderen Gewebe.

Phosphorsäureester

Phosphorsäureester werden durch die Bildung einer Esterbindung zwischen einem Alkohol und Phosphorsäure hergestellt. Angesichts der Struktur der Säure können diese Ester mono-, di- und trisubstituiert sein.

Abbildung 5: Struktur des Phosphorsäuretriesters.

Diese Arten von Esterbindungen finden sich in Verbindungen wie Phospholipiden, ATP, DNA und RNA.

Phospholipide werden durch Bildung einer Esterbindung zwischen einem Alkohol und Phosphatidsäurephosphat (1,2-Diacylglycerin-3-phosphat) synthetisiert. Die meisten Phospholipide haben eine gesättigte Fettsäure an C-1 und eine ungesättigte Fettsäure an C-2 des Glyceringerüsts.

Alkohole am häufigsten hinzugefügt (Serin, Ethanolamin und Cholin) kann auch Stickstoff positiv geladen, während das Glycerin und Inosit nicht (King, 2017) enthält.

Fig. 6: Struktur eines Phospholipids. Die Esterbindung ist im roten Kreis angegeben.

Adenosintriphosphat (ATP) ist ein Molekül, das als Energiequelle in der Zelle verwendet wird. Dieses Molekül besteht aus einem Adeninmolekül, das mit drei Phosphatgruppen an das Ribosemolekül gebunden ist (8).

Abbildung 7: ATP-Molekül. Die Esterbindung ist im roten Kreis angegeben.

Die drei Phosphatgruppen des Moleküls werden Gamma (& gamma;), Beta (& beta;) und Alfa (& alpha;) genannt, wobei das letztere die C-5-Hydroxylgruppe von Ribose verestert.

Die Bindung zwischen der Ribose und der α-Phosphoryl-Gruppe ist eine Phosphoester-Bindung, die ein Kohlenstoffatom und ein Phosphoratom enthält, während die β- und γ-phosphoryl ATP-Gruppen durch Phosphoanhydrid-Bindungen verknüpft sind, die Kohlenstoffatom nicht verwickeln .

Alle Phosphoanhydro haben eine beträchtliche chemische potentielle Energie, und ATP ist keine Ausnahme. Diese potentielle Energie kann direkt in biochemischen Reaktionen genutzt werden (ATP, 2011).

Eine Phosphodiesterbindung ist eine kovalente Bindung, bei der eine Phosphatgruppe über Esterbindungen an benachbarte Kohlenstoffatome gebunden ist. Die Bindung ist das Ergebnis einer Kondensationsreaktion zwischen einer Hydroxylgruppe von zwei Zuckergruppen und einer Phosphatgruppe.

Die Diesterbindung zwischen der Phosphorsäure und zwei Zuckermolekülen in der DNA und der Rückgrat-RNA bindet zwei Nukleotide zusammen, um Oligonukleotidpolymere zu bilden. Die Phosphodiesterbindung bindet einen 3'-Kohlenstoff mit einem 5'-Kohlenstoff in der DNA und RNA.

(Base1) - (Ribose) -OH + HO-P (O) 2-O- (Ribose) - (Base 2)

(Base 1) - (Ribose) - O - P (O) 2 - O - (Ribose) - (Base 2) + H2O

Während der Reaktion von zwei der Hydroxylgruppen in Phosphorsäure mit einer Hydroxylgruppe in zwei anderen Molekülen werden zwei Esterbindungen in einer Phosphodiestergruppe gebildet. Eine Kondensationsreaktion, bei der ein Wassermolekül verloren geht, erzeugt jede Esterbindung.

Während der Polymerisation von Nukleotiden, Nukleinsäuren zu bilden, bindet sich die Hydroxylgruppe der Phosphatgruppe an den Kohlenstoff eines Zuckers eines Nukleotids‘3 eine Phosphatesterbindung eines anderen Nukleotids zu bilden.

Die Reaktion bildet eine Phosphodiesterbindung und entfernt ein Wassermolekül (Phosphodiester-Bindungsbildung, S.F.).

Schwefelsäureester

Die Schwefelsäureester oder Thioester sind Verbindungen mit der funktionellen Gruppe R-S-CO-R '. Sie sind das Produkt der Veresterung zwischen einer Carbonsäure und einem Thiol oder mit Schwefelsäure (Block, 2016).

Fig. 8: generische Struktur eines Thioesters. Die Esterbindung ist im roten Kreis angegeben.

In der Biochemie sind die bekanntesten Thioester Derivate von Coenzym A, beispielsweise Acetyl-CoA.

Acetyl-Coenzym A oder Acetyl-CoA (8) ist ein Molekül, das an vielen biochemischen Reaktionen teilnimmt. Es ist ein zentrales Molekül im Stoffwechsel von Lipiden, Proteinen und Kohlenhydraten.

Seine Hauptaufgabe besteht darin, die Acetylgruppe dem Zitronensäurezyklus (Krebszyklus) zuzuführen, der zur Energiegewinnung oxidiert wird. Es ist auch das Vorläufermolekül der Synthese von Fettsäuren und ist das Produkt des Abbaus einiger Aminosäuren.

Abbildung 9: Struktur von Acetyl CoA.

Die oben erwähnten CoA-aktivierten Fettsäuren sind andere Beispiele für Thioester, die ihren Ursprung in der Muskelzelle haben. Die Oxidation von Thioestern von Fettsäure-CoA tritt tatsächlich in diskreten vesikulären Körpern auf, die Mitochondrien genannt werden (Thompson, 2015).

Referenzen

  1. ATP. (2011, 10. August). Von learnbiochemistry.wordpress: learnbiochemistry.wordpress.com.
  2. Block, E. (2016, 22. April). Organoschwefel-Verbindung. Von britannica: britannica.com.
  3. Ian Hunt. (S.F.) Hydrolyse von Estern. Von chem.ucalgary.de: chem.ucalgary.de.
  4. Futura-Wissenschaften,. (S.F.) Esterbindung. Von futura-sciences.us abgerufen.
  5. König, M. W. (2017, 16. März). Fettsäure-, Triglycerid- und Phospholipid-Synthese und Metabolismus. Von themedicalbiochemistrypage.org.
  6. Phosphodiesterbindung. (S.F.) Wiederhergestellt von biosyn: biosyn.com.
  7. Thompson, T. E. (2015, 19. August). Lipid. Wiederhergestellt von Britannica: britannica.com.
  8. Wilkosz, R. (2013, 6. November). Die Bildung von Esterbindungen bei der Synthese von Lipiden. Wiederhergestellt von wisc-online.com.