В органической химии тиоэфиры представляют собой сераорганические соединения с молекулярной структурой R-C(=O)-S-R' . Они аналогичны сложным эфирам карбоксилатных кислот ( R-C(=O)-O-R' ), в которых сера в тиоэфире заменяет кислород в сложном эфире карбоксилатной кислоты, о чем свидетельствует префикс тио- . Они являются продуктом этерификации карбоновой кислоты ( R- C (=O)-O-H ) тиолом ( R'-S-H ). В биохимии наиболее известными тиоэфирами являются производные кофермента А , например ацетил-КоА . [1] R и R' представляют собой органильные группы или H в случае R.
Наиболее типичный путь получения тиоэфира включает реакцию хлорангидрида с солью щелочного металла тиола: [1]
Другой распространенный путь предполагает замещение галогенидов солью щелочного металла тиокарбоновой кислоты . Например, сложные эфиры тиоацетата обычно получают алкилированием тиоацетата калия : [1]
Аналогичное алкилирование ацетатной соли практикуется редко. Алкилирование можно проводить с использованием оснований Манниха и тиокарбоновой кислоты:
Тиоэфиры можно получить конденсацией тиолов и карбоновых кислот в присутствии дегидратирующих агентов : [2] [3]
Типичным агентом обезвоживания является DCC . [4] Также сообщалось об усилиях по повышению устойчивости синтеза тиоэфиров с использованием более безопасного связующего реагента T3P и более экологичного растворителя циклопентанона . [5] Ангидриды кислот и некоторые лактоны также образуют тиоэфиры при обработке тиолами в присутствии основания.
Тиоэфиры можно легко получить из спиртов по реакции Мицунобу с использованием тиоуксусной кислоты . [6]
Они также возникают при карбонилировании алкинов и алкенов в присутствии тиолов. [7]
Тиоэфиры гидролизуются до тиолов и карбоновой кислоты:
Карбонильный центр тиоэфиров более активен по отношению к аминонуклеофилам, образуя амиды :
В аналогичной реакции, но с использованием мягкого металла для захвата тиолата, тиоэфиры превращаются в сложные эфиры. [8] Тиоэфиры обеспечивают полезную хемоселективность при синтезе биомолекул. [9]
Уникальной реакцией для тиоэфиров является реакция Фукуямы , при которой тиоэфир соединяется с цинкорганическим галогенидом с помощью палладиевого катализатора с образованием кетона.
Тиоэфиры являются обычными промежуточными продуктами во многих реакциях биосинтеза, включая образование и распад жирных кислот и мевалоната , предшественника стероидов. Примеры включают тиоэфиры малонил-КоА , ацетоацетил-КоА , пропионил-КоА , циннамоил-КоА и ацил-переносящего белка (ACP). Ацетогенез протекает через образование ацетил-КоА . Биосинтез лигнина , который составляет большую часть биомассы суши Земли, происходит через тиоэфирное производное кофейной кислоты . [10] Эти тиоэфиры возникают аналогично тем, которые получают синтетическим путем, с той разницей, что дегидратирующим агентом является АТФ. Кроме того, тиоэфиры играют важную роль в мечении белков убиквитином , который маркирует белок для деградации.
Окисление атома серы в тиоэфирах ( тиолактонах ) постулируется при биоактивации антитромботических пролекарств тиклопидина , клопидогреля и прасугреля . [11] [12]
Как утверждается в «Мире тиоэфиров», тиоэфиры являются возможными предшественниками жизни. [13] Как объясняет Кристиан де Дюв :
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 входящих в состав сложных липидов . Они также участвуют в синтезе ряда других клеточных компонентов, включая пептиды , жирные кислоты , стерины , терпены , порфирины и другие. Кроме того, тиоэфиры образуются в качестве ключевых промежуточных продуктов в некоторых особенно древних процессах, приводящих к сборке АТФ. В обоих случаях тиоэфир ближе, чем АТФ, к процессу, который использует или дает энергию. Другими словами, тиоэфиры могли фактически играть роль АТФ в «мире тиоэфиров», изначально лишенном АТФ. В конце концов, [эти] тиоэфиры могли способствовать образованию АТФ благодаря своей способности поддерживать образование связей между фосфатными группами .
Однако из-за высокого изменения свободной энергии при гидролизе тиоэфиров и, соответственно, их низких констант равновесия маловероятно, что эти соединения могли аккумулироваться абиотически в сколько-нибудь значительной степени, особенно в условиях гидротермальных жерл. [14]
Тионоэфиры изомерны тиоэфирам. В 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. [15]
Их также можно получить реакцией реактива Лавессона со сложными эфирами или обработкой пиннер-солей сероводородом. Альтернативно, различные тионоэфиры могут быть получены путем переэтерификации существующего метилтионоэфира спиртом в условиях, катализируемых основаниями. [16]
Ксантогенаты [17] и тиоамиды [18] могут превращаться в тионоэфиры в условиях металлокализируемой кросс-сочетания.