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


Нелинейная динамика взаимодействующих популяций / Проведён анализ режимов динамического поведения в системах нескольких взаимодействующих популяций и их качественных перестроек при изменении условий. Предложена биологическая интерпретация выявленных режимов. Описан механизм квазистохастического поведения в системе трёх популяций. Предложена концепцНелинейная динамика взаимодействующих популяций
Проведён анализ режимов динамического поведения в системах нескольких ...
Биофизическая химия (комплект из 2 книг) / В трёхтомном издании, написанном учёными из США, на самом современном уровне изложены основные представления о биологических макромолекулах и методах исследования их структуры и функций. В первом томе рассмотрены общие принципы организации первичной, вторичной, третичной и четвертичной структуры белБиофизическая химия (комплект из 2 книг)
В трёхтомном издании, написанном учёными из США, на самом современном уровне ...
Современные успехи химии и биологии моря / Книга Харвея, содержащая много фактического материала и интересных выводов, безусловно заслуживает внимания. В ней достаточно сжато, наглядно и ясно изложены успехи химической океанологии. В своей первой книге, «Биохимия и физика моря», Харвей лишь как бы ощупью освещал вопрос о роли бактерий в эконСовременные успехи химии и биологии моря
Книга Харвея, содержащая много фактического материала и интересных выводов, ...
Иммунология. Терминологический словарь / Впервые в русскоязычной литературе системно изложены и даны толкования более 1 600 используемых в современной иммунологии и иммунопатологии терминов, иммунобиологических процессов и явлений. Описаны молекулы (иммуноглобулины, цитокины, хемокины, белки системы комплемента, рецепторы, CD- и HLA-антигеИммунология. Терминологический словарь
Впервые в русскоязычной литературе системно изложены и даны толкования более 1 600 ...