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 . [1]
Синтез [ править ]
Наиболее типичный путь получения тиоэфира включает реакцию хлорангидрида с солью щелочного металла и тиола: [1]
- 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 : [1]
- СН 3 COSK + RX → СН 3 COSR + КХ
Аналогичное алкилирование ацетатной соли практикуется 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: [2] [3]
- RSH + R′CO 2 H → RSC (O) R ′ + H 2 O
Типичный агент дегидратации - DCC . [4] 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 . [5]
Они возникают также с помощью карбонилирования из алкинов и алкенов в присутствии тиолов. [6]
Реакции [ править ]
Карбонильный центр в тиоэфирах реагирует с нуклеофилами, даже с водой. Таким образом, сложные тиоэфиры являются обычными промежуточными продуктами превращения алкилгалогенидов в алкилтиолы. Тиоэфиры и амины объединяются с образованием амидов :
В родственной реакции, но с использованием мягкого металла для захвата тиолата, тиоэфиры превращаются в сложные эфиры. [7] Тиоэфиры обеспечивают полезную хемоселективность при синтезе биомолекул. [8]
Уникальной для тиоэфиров реакцией является сочетание Фукуямы , в котором сложный тиоэфир соединяется с галогенидом цинка с помощью палладиевого катализатора с образованием кетона.
Биохимия [ править ]
Тиоэфиры - обычные промежуточные продукты 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 значительную часть биомассы суши Земли, происходит через тиоэфирное производное кофейной кислоты . [9] Эти тиоэфиры возникают аналогично тем, которые получают синтетически, с той разницей, что агент дегидратации представляет собой АТФ. Кроме того, тиоэфиры играют важную роль в маркировке белков убиквитином , который маркирует белок для разложения.
Окисление атома серы в тиоэфирах (тиолактонах) постулируется при биоактивации антитромботических пролекарств тиклопидина, клопидогреля и прасугреля. [10] [11]
Тиоэстеры и происхождение жизни [ править ]
Как утверждается в «Мире тиоэфиров», тиоэфиры являются возможными предшественниками жизни. [12] Как объясняет де Дуве :
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, сложные тиоэфиры образуются как ключевые промежуточные соединения 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. [13]
Изомерные соединения: тионоэфиры [ править ]
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, но их также можно получить реакцией реактива Лавессона со сложными эфирами. [14]
Альтернативный метод синтеза различных тионоэфиров заключается в переэтерификации существующего метилтионоэфира спиртом в условиях, катализируемых основанием. [15]
См. Также [ править ]
- Тиокарбоновая кислота
- Муфта Либескинда-Срогля
- Альдритиол-2
Ссылки [ править ]
- ^ a b c Маттис Дж. Янссен «Карбоновые кислоты и сложные эфиры» в PATAI's Chemistry of Functional Group: Carboxylic Acids and Esters, Saul Patai, Ed. Джон Вили, 1969, Нью-Йорк: стр. 705–764. DOI : 10.1002 / 9780470771099.ch15
- ^ Fujiwara, S .; Камбе, Н. (2005). «Сложные эфиры тио-, селено- и теллуро-карбоновых кислот». Темы современной химии . 251 . Берлин / Гейдельберг: Springer. С. 87–140. DOI : 10.1007 / b101007 . ISBN 978-3-540-23012-0.
- ^ «Синтез тиоэфиров» . Портал органической химии.
- ^ Мори, Y .; Секи, М. (2007). «Синтез многофункциональных кетонов посредством реакции связывания Фукуямы, катализируемой катализатором Перлмана: получение этил-6-оксотридеканоата» . Органический синтез . 84 : 285.; Коллективный том , 11 , с. 281
- ^ Volante, R. (1981). «Новый высокоэффективный метод превращения спиртов в тиолэфиры и тиолы». Буквы тетраэдра . 22 (33): 3119–3122. DOI : 10.1016 / S0040-4039 (01) 81842-6 .
- ^ Бертлефф, В .; Roeper, M .; Сава, X. «Карбонилирование». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a05_217.pub2 .
- ^ Ван Кит Чан; С. Масамунэ; Гэри О. Спессард (1983). «Получение сложных эфиров O из соответствующих эфиров тиолов: трет-бутилциклогексанкарбоксилат». Органический синтез . 61 : 48. DOI : 10,15227 / orgsyn.061.0048 .
- ^ McGrath, NA; Рейнс, RT (2011). «Хемоселективность в химической биологии: реакции переноса ацила с серой и селеном» . Соотв. Chem. Res . 44 (9): 752–761. DOI : 10.1021 / ar200081s . PMC 3242736 . PMID 21639109 .
- ^ Lehninger, AL; Nelson, DL; Кокс, ММ (2000). Принципы биохимии (3-е изд.). Нью-Йорк: стоит публикации. ISBN 1-57259-153-6.
- ^ Mansuy, D .; Дансетт, PM (2011). «Сульфеновые кислоты как реактивные промежуточные соединения в метаболизме ксенобиотиков» . Архивы биохимии и биофизики . 507 (1): 174–185. DOI : 10.1016 / j.abb.2010.09.015 . PMID 20869346 .
- ^ Дансетт, PM; Rosi, J .; Debernardi, J .; Bertho, G .; Мансуй, Д. (2012). «Метаболическая активация прасугреля: природа двух конкурентных путей, приводящих к открытию его тиофенового кольца». Химические исследования в токсикологии . 25 (5): 1058–1065. DOI : 10.1021 / tx3000279 . PMID 22482514 .
- ^ де Дуве, К. (1995). «Начало жизни на Земле» . Американский ученый . 83 (5): 428–437. Bibcode : 1995AmSci..83..428M .
- ^ Чандру, Кухан; Гилберт, Алексис; Бутч, Кристофер; Аоно, Масаси; Кливз, Хендерсон Джеймс II (21 июля 2016 г.). "Абиотическая химия производных тиолированного ацетата и происхождение жизни" . Научные отчеты . 6 (29883): 29883. Bibcode : 2016NatSR ... 629883C . DOI : 10.1038 / srep29883 . PMC 4956751 . PMID 27443234 .
- ^ Cremlyn, RJ (1996). Введение в химию сероорганических соединений . Чичестер: Джон Уайли и сыновья. ISBN 0-471-95512-4.
- ^ Ньютон, Джозия Дж .; Бриттон, Роберт; Friesen, Chadron M. (4 октября 2018 г.). "Катализируемая основанием переэтерификация сложных тионоэфиров". Журнал органической химии . 83 (20): 12784–12792. DOI : 10.1021 / acs.joc.8b02260 . PMID 30235418 .
