Тиоэстер - Thioester
В химии тиоэфиры - это соединения с функциональной группой R – S – CO – R '. Они аналогичны карбоксилатным эфирам, где сера в тиоэфире играет роль связующего кислорода в карбоксилатном эфире. Они являются продуктом этерификации между карбоновой кислотой и тиолом . В биохимии самые известные тиоэфиры представляют собой производные кофермента А , например, ацетил-КоА .
Синтез
Наиболее типичный путь получения тиоэфира включает реакцию хлорангидрида с солью щелочного металла и тиола:
- RSNa + R′COCl → R′COSR + NaCl
Другой распространенный путь включает замещение галогенидов солью щелочного металла тиокарбоновой кислоты . Например, сложные эфиры тиоацетата обычно получают путем алкилирования тиоацетата калия :
- СН 3 COSK + RX → СН 3 COSR + КХ
Аналогичное алкилирование ацетатной соли применяется редко. Алкилирование можно проводить с использованием оснований Манниха и тиокарбоновой кислоты:
- CH 3 COSH + R ' 2 NCH 2 OH → CH 3 COSCH 2 NR' 2 + H 2 O
Тиоэфиры можно получить конденсацией тиолов и карбоновых кислот в присутствии дегидратирующих агентов:
- RSH + R′CO 2 H → RSC (O) R ′ + H 2 O
Типичным агентом дегидратации является DCC . Сообщалось также об усилиях по повышению устойчивости синтеза тиоэфиров с использованием более безопасного связывающего реагента T3P и более экологичного растворителя циклопентанона . Ангидриды кислот и некоторые лактоны также дают тиоэфиры при обработке тиолами в присутствии основания.
Тиоэфиры удобно получать из спиртов по реакции Мицунобу с использованием тиоуксусной кислоты .
Они возникают также с помощью карбонилирования из алкинов и алкенов в присутствии тиолов.
Реакции
Тиоэфиры гидролизуются до тиолов и карбоновой кислоты:
- RC (O) SR '+ H 2 O → RCO 2 H + RSH
Карбонильный центр в тиоэфирах более реакционноспособен по отношению к нуклеофилам амина с образованием амидов :
В родственной реакции, но с использованием мягкого металла для улавливания тиолата, сложные тиоэфиры превращаются в сложные эфиры. Тиоэфиры обеспечивают полезную хемоселективность при синтезе биомолекул.
Уникальной реакцией тиоэфиров является реакция сочетания Фукуямы , в которой сложный тиоэфир соединяется с галогенидом цинка с помощью палладиевого катализатора с образованием кетона.
Биохимия
Тиоэфиры являются обычными промежуточными продуктами во многих реакциях биосинтеза, включая образование и разложение жирных кислот и мевалоната , предшественника стероидов. Примеры включают тиоэфиры малонил-КоА , ацетоацетил-КоА , пропионил-КоА , циннамоил-КоА и белка-носителя ацила (АСР). Ацетогенез протекает через образование ацетил-КоА . Биосинтез лигнина , который составляет большую часть биомассы суши Земли, происходит через тиоэфирное производное кофейной кислоты . Эти тиоэфиры возникают аналогично тем, которые получают синтетически, с той разницей, что агент дегидратации представляет собой АТФ. Кроме того, тиоэфиры играют важную роль в связывании белков убиквитином , который маркирует белок для разложения.
Окисление атома серы в тиоэфирах (тиолактонах) постулируется при биоактивации антитромботических пролекарств тиклопидина, клопидогреля и прасугреля.
Тиоэфиры и происхождение жизни
Как утверждается в «Мире тиоэфиров», тиоэфиры являются возможными предшественниками жизни. Как объясняет Кристиан де Дюв :
Показательно, что тиоэфиры являются обязательными промежуточными продуктами в нескольких ключевых процессах, в которых АТФ либо используется, либо регенерируется. Тиоэфиры участвуют в синтезе всех сложных эфиров , в том числе содержащихся в сложных липидах . Они также участвуют в синтезе ряда других клеточных компонентов, включая пептиды , жирные кислоты , стерины , терпены , порфирины и другие. Кроме того, тиоэфиры образуются в качестве ключевых промежуточных продуктов в нескольких особенно древних процессах, которые приводят к сборке АТФ. В обоих этих случаях тиоэфир ближе, чем АТФ, к процессу, который использует или дает энергию. Другими словами, тиоэфиры действительно могли играть роль АТФ в «мире тиоэфиров», изначально лишенном АТФ. В конце концов, [эти] тиоэфиры могли способствовать появлению АТФ благодаря своей способности поддерживать образование связей между фосфатными группами .
Однако из-за высокого изменения свободной энергии гидролиза тиоэфиров и, соответственно, их низких констант равновесия маловероятно, что эти соединения могли накапливаться абиотически в какой-либо значительной степени, особенно в условиях гидротермальных источников.
Тионоэфиры
Тионоэфиры изомеры тиоэфиры. В сложном тионоэфире сера заменяет карбонильный кислород в сложном эфире. Метилтионобензоат представляет собой C 6 H 5 C (S) OCH 3 . Такие соединения обычно получают реакцией тиоацилхлорида со спиртом.
Их также можно получить реакцией реактива Лавессона со сложными эфирами или обработкой солей пиннера сероводородом. Альтернативно, различные тионоэфиры могут быть получены путем переэтерификации существующего метилтионоэфира спиртом в условиях, катализируемых основанием.