LIÊN KẾT ESTER: ĐẶC ĐIỂM VÀ CÁC LOẠI - HÓA HỌC - 2026

Liên kết este được định nghĩa là liên kết giữa nhóm rượu (-OH) và nhóm axit cacboxylic (-COOH), được hình thành bằng cách loại bỏ phân tử nước (H ₂ O) (Futura-Sciences ,, SF).

Cấu trúc của etyl axetat được thể hiện trong Hình 1. Liên kết este là liên kết đơn hình thành giữa oxy của axit cacboxylic và cacbon của etanol.

Hình 1: cấu trúc của etyl axetat.

R-COOH + R'-OH → R-COO-R '+ H ₂ O

Trong hình, phần màu xanh tương ứng với một phần của hợp chất đến từ ethanol và phần màu vàng tương ứng với axit axetic. Liên kết este được đánh dấu trong vòng tròn màu đỏ.

Sự thủy phân của liên kết este

Để hiểu rõ hơn một chút về bản chất của các liên kết este, cơ chế phản ứng thủy phân của các hợp chất này sẽ được giải thích. Liên kết este tương đối yếu. Trong môi trường axit hoặc bazơ, nó thủy phân tạo thành rượu và axit cacboxylic tương ứng. Cơ chế phản ứng của phản ứng thủy phân este đã được nghiên cứu kỹ lưỡng.

Trong môi trường cơ bản, các hydroxit nucleophin tấn công đầu tiên vào C điện hướng của este C = O, phá vỡ liên kết π và tạo ra trung gian tứ diện.

Sau đó, chất trung gian sụp đổ, đổi dạng C = O, dẫn đến mất nhóm rời, alkoxit, RO-, dẫn đến axit cacboxylic.

Cuối cùng, phản ứng axit / bazơ là một trạng thái cân bằng rất nhanh trong đó alkoxit, RO- hoạt động như một bazơ để tạo ra axit cacboxylic, RCO2H, (xử lý axit sẽ cho phép axit cacboxylic thu được từ phản ứng).

Hình 2: sự thủy phân liên kết este trong môi trường bazơ.

Cơ chế của quá trình thủy phân liên kết este trong môi trường axit phức tạp hơn một chút. Phản ứng axit / bazơ xảy ra đầu tiên, vì bạn chỉ có một nucleophile yếu và một electrophin kém, bạn cần kích hoạt este.

Sự proton hóa của este cacbonyl làm cho nó có tính điện ly cao hơn. Trong bước thứ hai, oxy trong nước hoạt động như nucleophile bằng cách tấn công chất điện ái C ở C = O, với các điện tử di chuyển về phía ion hydronium, tạo ra trung gian tứ diện.

Trong bước thứ ba, một phản ứng axit / bazơ xảy ra, khử oxy từ phân tử nước để trung hòa điện tích.

Trong bước thứ tư, một phản ứng axit / bazơ khác xảy ra. Bạn cần loại bỏ -OCH3, nhưng bạn cần biến nó trở thành một nhóm rời tốt bằng cách protonation.

Trong bước thứ năm, họ sử dụng các điện tử từ ôxy liền kề để giúp "đẩy" nhóm rời ra, tạo ra một phân tử rượu trung tính.

Ở bước cuối cùng xảy ra phản ứng axit / bazơ. Sự khử ion hydronium cho thấy C = O cacbonyl trong sản phẩm axit cacboxylic và tái tạo chất xúc tác axit (Tiến sĩ Ian Hunt, SF).

Ester các loại

Este cacbonic

Các este cacbonic là phổ biến nhất của loại hợp chất này. Este cacbonic đầu tiên là etyl axetat hay còn gọi là etyl ethanoat. Trước đây hợp chất này được gọi là ete giấm, có tên trong tiếng Đức là Essig-Äther mà sự co lại bắt nguồn từ tên của loại hợp chất này.

Este được tìm thấy trong tự nhiên và được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Nhiều este có mùi trái cây đặc trưng, ​​và nhiều este có trong tinh dầu thực vật một cách tự nhiên. Điều này cũng dẫn đến việc nó được sử dụng phổ biến trong các mùi hương nhân tạo và nước hoa khi các mùi cố gắng bị bắt chước.

Vài tỷ kg polyeste được sản xuất công nghiệp hàng năm, những sản phẩm quan trọng như chúng vốn có; polyetylen terephthalat, este acrylat và xenlulozơ axetat.

Liên kết este của các este cacboxylic là nguyên nhân hình thành chất béo trung tính trong cơ thể sống.

Chất béo trung tính được tìm thấy trong tất cả các tế bào, nhưng chủ yếu ở mô mỡ, chúng là nguồn dự trữ năng lượng chính mà cơ thể có. Triacylglyceride (TAGs) là các phân tử glycerol được liên kết với ba axit béo thông qua liên kết este. Các axit béo có trong TAGs chủ yếu là bão hòa (Wilkosz, 2013).

Hình 3: chất béo trung tính được tạo thành bởi glycerol và ba axit béo được liên kết bởi một liên kết este.

Triacylglyceride (chất béo trung tính) được tổng hợp trong thực tế tất cả các tế bào. Các mô chính để tổng hợp TAG là ruột non, gan và tế bào mỡ. Ngoại trừ ruột và tế bào mỡ, quá trình tổng hợp TAG bắt đầu bằng glycerol.

Glycerol được phosphoryl hóa trước tiên bằng glycerol kinase và sau đó là các axit béo hoạt hóa (acyl béo-CoAs) đóng vai trò như chất nền để bổ sung các axit béo tạo axit phosphatidic. Nhóm phốt phát được loại bỏ và axit béo cuối cùng được thêm vào.

Hình 4: Quá trình este hóa glyxerol 3 photphat để tạo thành axit photphatidic.

Trong ruột non, các TAG trong chế độ ăn uống được thủy phân để giải phóng các axit béo và monoacylglycerid (MAG) trước khi được các tế bào ruột hấp thu. Các MAG của tế bào ruột đóng vai trò như chất nền cho quá trình acyl hóa trong một quy trình hai bước tạo ra TAG.

Trong mô mỡ không có sự biểu hiện của glycerol kinase vì vậy chất tạo nên TAG trong mô này là chất trung gian đường phân, dihydroxyacetone phosphate, DHAP.

DHAP bị khử thành glycerol-3-phosphate bởi cytosolic glycerol-3-phosphate dehydrogenase, và phản ứng tổng hợp TAG còn lại giống như đối với tất cả các mô khác.

Este photphoric

Este photphoric được tạo ra do sự hình thành liên kết este giữa rượu và axit photphoric. Theo cấu tạo của axit, các este này có thể là đơn chức, đi đôi và là nhóm ba.

Hình 5: cấu trúc của triester axit photphoric.

Các loại liên kết este này được tìm thấy trong các hợp chất như phospholipid, ATP, DNA và RNA.

Phospholipid được tổng hợp bằng cách hình thành liên kết este giữa rượu và axit phosphatidic phosphate (1,2-diacylglycerol 3-phosphate). Hầu hết các phospholipid có một axit béo bão hòa trên C-1 và một axit béo không bão hòa trên C-2 của xương sống glycerol.

Các loại rượu được thêm vào phổ biến nhất (serine, ethanolamine và choline) cũng chứa nitơ có thể tích điện dương, trong khi glycerol và inositol thì không (King, 2017).

Hình 6: cấu trúc của một phospholipid. Liên kết este được đánh dấu trong vòng tròn màu đỏ.

Adenosine triphosphate (ATP) là một phân tử được sử dụng làm đơn vị tiền tệ năng lượng trong tế bào. Phân tử này bao gồm một phân tử adenin liên kết với phân tử ribose bằng ba nhóm photphat (hình 8).

Hình 7: Phân tử ATP. Liên kết este được đánh dấu trong vòng tròn màu đỏ.

Ba nhóm photphat của phân tử được gọi là gamma (γ), beta (β) và Alpha (α), nhóm sau này este hóa nhóm hydroxyl C-5 của ribose.

Liên kết giữa ribose và nhóm α-phosphoryl là liên kết phosphoester vì nó bao gồm một nguyên tử carbon và một nguyên tử phốt pho, trong khi nhóm β- và γ-phosphoryl trong ATP được nối với nhau bằng liên kết phosphoanhydride không liên quan đến nguyên tử carbon. .

Tất cả các phosphoanhydro đều có thế năng hóa học đáng kể, và ATP cũng không ngoại lệ. Năng lượng tiềm năng này có thể được sử dụng trực tiếp trong các phản ứng sinh hóa (ATP, 2011).

Liên kết photphodiester là một liên kết cộng hóa trị trong đó một nhóm photphat được gắn vào các nguyên tử lân cận thông qua liên kết este. Liên kết là kết quả của phản ứng trùng ngưng giữa một nhóm hydroxyl của hai nhóm đường và một nhóm photphat.

Liên kết diester giữa axit photphoric và hai phân tử đường trong DNA và RNA xương sống liên kết hai nucleotide với nhau để tạo thành polyme oligonucleotide. Liên kết phosphodiester liên kết carbon 3 'với carbon 5' trong DNA và RNA.

(bazơ1) - (ribose) -OH + HO-P (O) 2-O- (ribose) - (bazơ 2)

(base1) - (ribose) - O - P (O) 2 - O- (ribose) - (base 2) + H ₂ O

Trong quá trình phản ứng giữa hai trong số các nhóm hydroxyl trong axit photphoric với một nhóm hydroxyl trong hai phân tử khác, hai liên kết este được hình thành trong một nhóm photphodiester. Phản ứng trùng ngưng trong đó một phân tử nước bị mất đi tạo ra mỗi liên kết este.

Trong quá trình trùng hợp nucleotit để tạo thành axit nucleic, nhóm hydroxyl của nhóm photphat gắn vào cacbon 3 ′ của đường của một nucleotit để tạo thành liên kết este với photphat của nucleotit khác.

Phản ứng tạo thành liên kết phosphodiester và loại bỏ phân tử nước (sự hình thành liên kết phosphodiesther, SF).

Este sulfuric

Este hoặc thioesters sulfuric là các hợp chất có nhóm chức RS-CO-R '. Chúng là sản phẩm của quá trình este hóa giữa axit cacboxylic và thiol hoặc với axit sunfuric (Khối, 2016).

Hình 8: cấu trúc chung của thioester. Liên kết este được đánh dấu trong vòng tròn màu đỏ.

Trong hóa sinh, chất thioesters được biết đến nhiều nhất là dẫn xuất của coenzyme A, ví dụ, acetyl-CoA.

Acetyl coenzyme A hay acetyl-CoA (Hình 8) là một phân tử tham gia vào nhiều phản ứng sinh hóa. Nó là một phân tử trung tâm trong quá trình chuyển hóa lipid, protein và carbohydrate.

Chức năng chính của nó là đưa nhóm acetyl đến chu trình axit xitric (chu trình Krebs) để bị oxy hóa để sản xuất năng lượng. Nó cũng là phân tử tiền chất để tổng hợp các axit béo và là sản phẩm của sự thoái hóa một số axit amin.

Hình 9: cấu trúc của acetyl CoA.

Các axit béo hoạt hóa CoA được đề cập ở trên là những ví dụ khác về các chất thioesters có nguồn gốc trong tế bào cơ. Quá trình oxy hóa các chất thioesters axit béo-CoA thực sự xảy ra trong các cơ quan dạng túi rời rạc được gọi là ti thể (Thompson, 2015).

Người giới thiệu

1. ATP. (2011, ngày 10 tháng 8). Khôi phục từ learningbiochemistry.wordpress: learningbiochemistry.wordpress.com.
2. Block, E. (2016, ngày 22 tháng 4). Hợp chất organosulfur. Lấy từ britannica: britannica.com.
3. Ian Hunt. (SF). Sự thủy phân của Este. Được khôi phục từ chem.ucalgary.ca: chem.ucalgary.ca.
4. Futura-Khoa học ,. (SF). Liên kết este. Phục hồi từ futura-sciences.us.
5. King, MW (2017, ngày 16 tháng 3). Tổng hợp và chuyển hóa acid béo, triglycerid và phospholipid. Được khôi phục từ themedicalbiochemistrypage.org.
6. sự hình thành liên kết photphodiesther. (SF). Đã khôi phục từ biosyn: biosyn.com.
7. Thompson, TE (2015, ngày 19 tháng 8). Lipid. Phục hồi từ britannica: britannica.com.
8. Wilkosz, R. (2013, ngày 6 tháng 11). Sự hình thành liên kết Ester trong quá trình tổng hợp lipid. Khôi phục từ trang web của bạn.