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


Объекты биологии развития / Монография представляет собой вторую книгу из серии «Проблемы биологии развития». Это справочно-методическое пособие по биологии размножения, искусственному разведению и содержанию, а также по нормальному развитию более 20 видов животных, являющихся основным объектом биологии развития. В ней впервыеОбъекты биологии развития
Монография представляет собой вторую книгу из серии «Проблемы биологии ...
История биологической химии. Истоки науки / Книга посвящена первым шагам взаимодействия химии с биологией и медициной. В ней впервые дано систематическое изложение истории возникновения биологического эксперимента, использованного для изучения методами химии биологических объектов и процессов. Отдельная глава посвящена появлению биохимии в РоИстория биологической химии. Истоки науки
Книга посвящена первым шагам взаимодействия химии с биологией и медициной. В ней ...
Fundamentals of Forensic DNA Typing / An introductory text on forensic DNA analysis, written by the foremost expert in the field.Fundamentals of Forensic DNA Typing
An introductory text on forensic DNA analysis, written by the foremost expert in the field.
Нанотехнология белков. Протоколы, оборудование, области применения / В этой книге, написанной ведущими экспертами, собраны последние достижения в разработке методов и приборов для нанобиотехнологии и их применения в геномике и протеомике. Описано множество приёмов и методов для исследования структуры и функции белков в наноразмерном масштабе, включая наноустройства, Нанотехнология белков. Протоколы, оборудование, области применения
В этой книге, написанной ведущими экспертами, собраны последние достижения в ...