Bir ester bağı , bir su molekülünün ortadan kaldırılması ile oluşturulan bir alkol grubuna (-OH) ve bir karboksilik asit grubu (-COOH), arasındaki birleşme olarak tanımlanır (H 2 O) (Futura-Bilimler ,, SF).
Etil asetatın yapısı Şekil 1'de gösterilmektedir. Ester bağı, karboksilik asidin oksijeni ile etanolün karbonu arasında oluşan tek bağdır.
Şekil 1: Etil asetatın yapısı.
R-COOH + R'-OH → R-COO-R '+ H 2 O
Şekilde mavi kısım, bileşiğin etanolden gelen kısmına karşılık gelir ve sarı kısım asetik aside karşılık gelir. Ester bağı kırmızı daire içinde işaretlenmiştir.
Ester bağının hidrolizi
Ester bağlarının doğasını biraz daha iyi anlamak için, bu bileşiklerin hidrolizinin reaksiyon mekanizması açıklanmıştır. Ester bağı nispeten zayıftır. Asidik veya bazik bir ortamda, sırasıyla alkol ve karboksilik asit oluşturmak üzere hidrolize olur. Esterlerin hidrolizinin reaksiyon mekanizması iyi incelenmiştir.
Bazik ortamda, nükleofilik hidroksitler ilk önce C = O esterin elektrofilik C'sine saldırarak π bağını kırar ve tetrahedral ara ürün oluşturur.
Daha sonra ara ürün çöker, C = O’yu yeniden oluşturur ve ayrılan grup olan alkoksidin (RO-) kaybına neden olur ve bu da karboksilik aside yol açar.
Son olarak, bir asit / baz reaksiyonu, alkoksidin, RO-, karboksilik asit RCO2H'yi protonsuzlaştıran bir baz olarak işlev gördüğü çok hızlı bir dengedir (bir asit muamelesi, karboksilik asidin reaksiyondan elde edilmesini sağlar).
Şekil 2: Bazik bir ortamda ester bağının hidrolizi.
Bir asit ortamda ester bağının hidrolizinin mekanizması biraz daha karmaşıktır. Önce bir asit / baz reaksiyonu oluşur, çünkü yalnızca zayıf bir nükleofiliniz ve zayıf bir elektrofiliniz var, esteri etkinleştirmeniz gerekir.
Karbonil esterin protonlanması onu daha elektrofilik hale getirir. İkinci aşamada, sudaki oksijen, elektrofilik C'ye C = O'da saldırarak nükleofil olarak işlev görür, elektronlar hidronyum iyonuna doğru hareket ederek tetrahedral ara maddeyi oluşturur.
Üçüncü aşamada, yükü nötralize etmek için su molekülünden gelen oksijenin korumasını kaldıran bir asit / baz reaksiyonu meydana gelir.
Dördüncü aşamada başka bir asit / baz reaksiyonu meydana gelir. -OCH3'ü çıkarmanız gerekir, ancak protonasyon yoluyla onu iyi bir ayrılan grup haline getirmeniz gerekir.
Beşinci adımda, nötr bir alkol molekülü üreten ayrılan grubu "dışarı itmek" için bitişik oksijenden elektronlar kullanırlar.
Son aşamada bir asit / baz reaksiyonu meydana gelir. Hidronyum iyonunun protondan arındırılması, karboksilik asit ürünündeki C = O karbonili ortaya çıkarır ve asit katalizörü yeniden oluşturur (Dr. Ian Hunt, SF).
Ester türleri
Karbonik ester
Karbonik esterler, bu tür bileşiklerin en yaygın olanıdır. İlk karbonik ester, etil asetattı veya etil etanoat olarak da adlandırıldı. Daha önce bu bileşik, kasılması bu tür bileşiğin adından türetilen, Almanca'daki adı Essig-Äther olan sirke eteri olarak biliniyordu.
Esterler doğada bulunur ve endüstride yaygın olarak kullanılır. Çoğu esterin karakteristik meyve kokuları vardır ve çoğu doğal olarak bitkilerin uçucu yağlarında bulunur. Bu aynı zamanda, kokular taklit edilmeye çalışıldığında yapay kokularda ve kokularda yaygın olarak kullanılmasına yol açmıştır.
Yılda birkaç milyar kilogram polyester, endüstriyel olarak üretilmekte olup, önemli ürünler olduğu gibi; polietilen tereftalat, akrilat esterler ve selüloz asetat.
Karboksilik esterlerin ester bağı, canlı organizmalarda trigliserid oluşumundan sorumludur.
Trigliseridler tüm hücrelerde bulunur, ancak esas olarak yağ dokusunda bulunur, bunlar vücudun sahip olduğu ana enerji rezervidir. Triaçilgliseridler (TAG'ler), bir ester bağı yoluyla üç yağ asidine bağlanan gliserol molekülleridir. TAG'larda bulunan yağ asitleri ağırlıklı olarak doymuştur (Wilkosz, 2013).
Şekil 3: Gliserol ve bir ester bağıyla bağlanan üç yağ asidinin oluşturduğu trigliserit.
Triaçilgliseridler (trigliseridler) hemen hemen tüm hücrelerde sentezlenir. TAG sentezi için ana dokular ince bağırsak, karaciğer ve adipositlerdir. Bağırsak ve adipositler dışında, TAG sentezi gliserol ile başlar.
Gliserol, önce gliserol kinaz ile fosforillenir ve daha sonra aktive edilmiş yağ asitleri (yağlı açil-CoA'lar), fosfatidik asit oluşturan yağ asitlerinin eklenmesi için substrat görevi görür. Fosfat grubu çıkarılır ve son yağ asidi eklenir.
Şekil 4: fosfatidik asit oluşturmak için gliserol 3 fosfatın esterleştirilmesi.
İnce bağırsakta, diyet TAG'leri, enterositler tarafından alınmadan önce yağ asitlerini ve monoasilgliseridleri (MAG) serbest bırakmak için hidrolize edilir. Enterosit MAG'ler, bir TAG üreten iki aşamalı bir işlemde asilasyon için substrat görevi görür.
Yağ dokusu içinde gliserol kinaz ekspresyonu yoktur, bu nedenle bu dokudaki TAG için yapı bloğu glikolitik ara ürün, dihidroksiaseton fosfat, DHAP'dir.
DHAP, sitosolik gliserol-3-fosfat dehidrojenaz tarafından gliserol-3-fosfata indirgenir ve kalan TAG sentezi reaksiyonu, diğer tüm dokular için olduğu gibidir.
Fosforik ester
Fosforik esterler, bir alkol ve fosforik asit arasında bir ester bağının oluşmasıyla üretilir. Asidin yapısı göz önüne alındığında, bu esterler mono, di ve üç ikame edilebilir.
Şekil 5: fosforik asit triesterin yapısı.
Bu tür ester bağları fosfolipidler, ATP, DNA ve RNA gibi bileşiklerde bulunur.
Fosfolipidler, bir alkol ve fosfatidik asit fosfat (1,2-diaçilgliserol 3-fosfat) arasında bir ester bağı oluşturulmasıyla sentezlenir. Çoğu fosfolipid, gliserol omurgasının C-1 üzerinde doymuş bir yağ asidine ve C-2 üzerinde doymamış bir yağ asidine sahiptir.
En sık eklenen alkoller (serin, etanolamin ve kolin) ayrıca pozitif olarak yüklenebilen nitrojen içerirken gliserol ve inositol içermez (King, 2017).
Şekil 6: Bir fosfolipidin yapısı. Ester bağı kırmızı daire içinde işaretlenmiştir.
Adenozin trifosfat (ATP), hücrede enerji para birimi olarak kullanılan bir moleküldür. Bu molekül, riboz molekülüne üç fosfat grubu ile bağlı bir adenin molekülünden oluşur (şekil 8).
Şekil 7: ATP molekülü. Ester bağı kırmızı daire içinde işaretlenmiştir.
Molekülün üç fosfat grubuna gama (γ), beta (β) ve Alfa (α) denir, ikincisi ribozun C-5 hidroksil grubunu esterleştirir.
Riboz ve a-fosforil grubu arasındaki bağ bir fosfoester bağıdır çünkü bir karbon atomu ve bir fosfor atomu içerirken, ATP'deki β- ve γ-fosforil grupları karbon atomları içermeyen fosfoanhidrit bağlarıyla bağlanır. .
Tüm fosfoanhidro, önemli kimyasal potansiyel enerjiye sahiptir ve ATP bir istisna değildir. Bu potansiyel enerji doğrudan biyokimyasal reaksiyonlarda kullanılabilir (ATP, 2011).
Bir fosfodiester bağı, bir fosfat grubunun ester bağları yoluyla bitişik karbonlara bağlandığı kovalent bir bağdır. Bağ, iki şeker grubundan oluşan bir hidroksil grubu ile bir fosfat grubu arasındaki yoğunlaşma reaksiyonunun sonucudur.
Fosforik asit ile DNA ve omurga RNA'daki iki şeker molekülü arasındaki diester bağı, oligonükleotid polimerleri oluşturmak için iki nükleotidi birbirine bağlar. Fosfodiester bağı, 3 'karbonu DNA ve RNA'daki 5' karbona bağlar.
(baz1) - (riboz) -OH + HO-P (O) 2-O- (riboz) - (baz 2)
(baz1) - (riboz) - O - P (O) 2 - O- (riboz) - (baz 2) + H 2 O
Fosforik asitteki hidroksil gruplarından ikisinin diğer iki molekülde bir hidroksil grubu ile reaksiyonu sırasında bir fosfodiester grubunda iki ester bağı oluşur. Bir molekül suyun kaybolduğu yoğunlaşma reaksiyonu her ester bağını oluşturur.
Nükleotidlerin nükleik asitleri oluşturmak üzere polimerizasyonu sırasında, fosfat grubunun hidroksil grubu, başka bir nükleotidin fosfatına bir ester bağı oluşturmak için bir nükleotidin bir şekerinin 3 ′ karbonuna bağlanır.
Reaksiyon bir fosfodiester bağı oluşturur ve bir su molekülünü uzaklaştırır (fosfodieter bağı oluşumu, SF).
Sülfürik ester
Sülfürik esterler veya tiyoesterler, RS-CO-R 'fonksiyonel grubuna sahip bileşiklerdir. Bir karboksilik asit ile bir tiyol veya sülfürik asit arasındaki esterleşmenin ürünüdürler (Block, 2016).
Şekil 8: Bir tioesterin jenerik yapısı. Ester bağı kırmızı daire içinde işaretlenmiştir.
Biyokimyada, en iyi bilinen tiyoesterler koenzim A'nın türevleridir, örneğin asetil-CoA.
Asetil koenzim A veya asetil-CoA (Şekil 8), birçok biyokimyasal reaksiyona katılan bir moleküldür. Lipidlerin, proteinlerin ve karbonhidratların metabolizmasında merkezi bir moleküldür.
Ana işlevi, asetil grubunu, enerji üretimi için oksitlenecek sitrik asit döngüsüne (Krebs döngüsü) ulaştırmaktır. Aynı zamanda yağ asitlerinin sentezi için öncü moleküldür ve bazı amino asitlerin bozunmasının bir ürünüdür.
Şekil 9: asetil CoA'nın yapısı.
Yukarıda bahsedilen CoA ile aktive edilmiş yağ asitleri, kas hücresinden kaynaklanan diğer tioester örnekleridir. Yağ asidi-CoA tioesterlerinin oksidasyonu, aslında mitokondri adı verilen ayrı veziküler cisimlerde meydana gelir (Thompson, 2015).
Referanslar
- ATP. (2011, 10 Ağustos). Learnbiochemistry.wordpress'ten kurtarıldı: learnbiochemistry.wordpress.com.
- Block, E. (2016, 22 Nisan). Organosülfür bileşiği. Britannica'dan alındı: britannica.com.
- Ian Hunt. (SF). Esterlerin Hidrolizi. Chem.ucalgary.ca'dan kurtarıldı: chem.ucalgary.ca.
- Futura-Sciences,. (SF). Ester bağı. Futura-sciences.us adresinden kurtarıldı.
- King, MW (2017, 16 Mart). Yağ asidi, trigliseritler ve fosfolipid sentezi ve metabolizması. Themeedicalbiochemistrypage.org'dan kurtarıldı.
- fosfodieter bağı oluşumu. (SF). Biosyn'den kurtarıldı: biosyn.com.
- Thompson, TE (2015, 19 Ağustos). Lipid. Britannica'dan kurtarıldı: britannica.com.
- Wilkosz, R. (2013, 6 Kasım). Lipidlerin Sentezinde Ester Bağlarının Oluşumu. Wisc-online.com'dan kurtarıldı.