Б. Каталитический гидролиз сложных эфиров в присутствии имидазола

В качестве простого примера рассмотрим гидролиз эфиров карбоновых кислот. В отсутствие катализатора (верхняя часть схемы Б) речь идёт о нуклеофильном замещении (см. Растительные полисахариды). В качестве нуклеофильного заместителя выступает атом кислорода молекул воды, местом атаки является C-атом карбонильной группы (1), который из-за сильной поляризации двойной связи имеет частичный положительный заряд (см. Кислоты и основания). На первой стадии образуется нестабильное тетраэдрическое переходное состояние (2); на второй стадии элиминируется молекула спирта и образуется анион карбоновой кислоты (3). Большинство реакций замещения, представляющих биохимический интерес, протекают по аналогичному механизму присоединения — элиминирования.

Несмотря на то, что ΔG в данном случае величина отрицательная, гидролиз сложных эфиров в воде идёт с низкой скоростью, поскольку вода обладает слабыми нуклеофильными свойствами. В щелочной области pH гидролиз идёт гораздо быстрее, поскольку в этом случае в реакции принимает участие сильный нуклеофил — OH-ионы. Однако реакцию при нейтральных значениях pH можно ускорить, если в среду добавить основание, например имидазол. Катализируемая имидазолом реакция (нижняя часть схемы Б), протекает в две стадии. На первой стадии в роли нуклеофильного реагента выступает молекула самого катализатора. В качестве относительно стабильного промежуточного продукта образуется N-ацилимидазол. На второй стадии идёт гидролиз промежуточного продукта. При этом, как и в первом случае, образуется анион карбоновой кислоты и высвобождается молекула катализатора. Энергетическая диаграмма показывает, что энергия активации промежуточных реакций существенно ниже по сравнению с реакцией в отсутствие катализатора. Поэтому гидролиз сложного эфира ускоряется в присутствии имидазола. Как и в случае ферментативного катализа (см. Кинетика ферментативных реакций), скорость катализируемой реакции пропорциональна концентрации катализатора.


Основы биохимии. Физическая химия / Катализ

Статьи раздела «Катализ»:

Следущая статья   |   — Вернуться в раздел


Структура и стабильность биологических макромолекул / В книге рассмотрены строение и свойства биополимеров — в основном белков. Такие вопросы, как конформации белков в связи с их физиологическими функциями, влияние нейтральных солей на структуру и конформационную стабильность макромолекул в растворе, сравнение структуры белков в кристаллах и растворах,Структура и стабильность биологических макромолекул
В книге рассмотрены строение и свойства биополимеров — в основном белков. Такие ...
Koneman’s Color Atlas and Textbook of Diagnostic Microbiology / Long considered the definitive work in its field, this new edition presents all the principles and practices readers need for a solid grounding in all aspects of clinical microbiology—bacteriology, mycology, parasitology, and virology. Tests are presented according to the Clinical and Laboratory StaKoneman’s Color Atlas and Textbook of Diagnostic Microbiology
Long considered the definitive work in its field, this new edition presents all the principles and practices readers need for a solid grounding in all ...
Защита от биоповреждений, вызываемых грибами / Книга посвящена проблеме снижения химической и биологической опасности в сфере профилактики и борьбы с микоповреждениями промышленных материалов. На основании данных современной литературы и собственных исследований авторы показали, что с этой целью химические и природные фунгициды целесообразно испЗащита от биоповреждений, вызываемых грибами
Книга посвящена проблеме снижения химической и биологической опасности в сфере ...
Афинная модификация биополимеров / Монография посвящена одному из самых информативных методов физико-химической биологии — афинной модификации белков, нуклеиновых кислот и нуклеопротеидов. В ней излагаются теоретические основы метода и рассматриваются особенности приложения метода к ряду наиболее интенсивно изучаемых с его помощью биАфинная модификация биополимеров
Монография посвящена одному из самых информативных методов физико-химической ...