stringtranslate.com

Тиоэфир

Общая структура тиоэфира, где R и R' представляют собой органильные группы или H в случае R.

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.

Синтез

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]

Реакции

Тиоэфиры гидролизуются до тиолов и карбоновой кислоты:

RC(O)SR' + H 2 O → RCO 2 H + RSH

Карбонильный центр тиоэфиров более активен по отношению к аминонуклеофилам, образуя амиды :

Образование амидов из тиоэфиров

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.

Муфта Фукуяма
Тиоэфиры являются компонентами природного метода химического лигирования для синтеза пептидов.

Биохимия

Структура ацетил-коэнзима А , тиоэфира, который является ключевым промежуточным продуктом в биосинтезе многих биомолекул.

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]

Тиоэфиры и происхождение жизни

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

Общая структура тионоэфира, где R и R' представляют собой органильные группы или H в случае R
Скелетная формула метилтионобензоата

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.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abc Маттис Дж. Янссен «Карбоновые кислоты и сложные эфиры» в книге PATAI «Химия функциональных групп: карбоновые кислоты и сложные эфиры», Сол Патай, изд. Джон Уайли, 1969, Нью-Йорк: стр. 705–764. дои : 10.1002/9780470771099.ch15
  2. ^ Фудзивара, С.; Камбе, Н. (2005). «Эфиры тио-, селено- и теллурокарбоновых кислот». Темы современной химии . Том. 251. Берлин/Гейдельберг: Шпрингер. стр. 87–140. дои : 10.1007/b101007. ISBN 978-3-540-23012-0.
  3. ^ «Синтез тиоэфиров». Портал органической химии.
  4. ^ Мори, Ю.; Секи, М. (2007). «Синтез многофункциональных кетонов посредством реакции сочетания Фукуямы, катализируемой катализатором Перлмана: получение этил-6-оксотридеканоата». Органические синтезы . 84 : 285.; Коллективный том , том. 11, с. 281
  5. ^ Джордан, Эндрю; Снеддон, Хелен Ф. (2019). «Разработка руководства по выбору растворителя-реагента для образования тиоэфиров». Зеленая химия . 21 (8): 1900–1906. дои : 10.1039/C9GC00355J. S2CID  107391323.
  6. ^ Воланте, Р. (1981). «Новый высокоэффективный метод превращения спиртов в тиоэфиры и тиолы». Буквы тетраэдра . 22 (33): 3119–3122. дои : 10.1016/S0040-4039(01)81842-6.
  7. ^ Бертлефф, В.; Ропер, М.; Сава, X. «Карбонилирование». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a05_217.pub2. ISBN 978-3527306732.
  8. ^ Ван Кит Чан; С. Масамунэ; Гэри О. Спессард (1983). «Получение О-эфиров из соответствующих тиоловых эфиров: трет-бутилциклогексанкарбоксилата». Органические синтезы . 61 : 48. дои : 10.15227/orgsyn.061.0048.
  9. ^ МакГрат, Северная Каролина; Рейнс, RT (2011). «Хемоселективность в химической биологии: реакции переноса ацила с серой и селеном». Акк. хим. Рез . 44 (9): 752–761. дои : 10.1021/ar200081s. ПМЦ 3242736 . ПМИД  21639109. 
  10. ^ Ленинджер, Алабама; Нельсон, Д.Л.; Кокс, ММ (2000). Принципы биохимии (3-е изд.). Нью-Йорк: Стоит публикации. ISBN 1-57259-153-6.
  11. ^ Мансуи, Д.; Дансетт, премьер-министр (2011). «Сульфеновые кислоты как реактивные промежуточные продукты метаболизма ксенобиотиков». Архив биохимии и биофизики . 507 (1): 174–185. дои : 10.1016/j.abb.2010.09.015. ПМИД  20869346.
  12. ^ Дансетт, премьер-министр; Рози, Дж.; Дебернарди, Дж.; Берто, Г.; Мансуи, Д. (2012). «Метаболическая активация прасугрела: природа двух конкурентных путей, приводящих к открытию его тиофенового кольца». Химические исследования в токсикологии . 25 (5): 1058–1065. дои : 10.1021/tx3000279. ПМИД  22482514.
  13. ^ де Дюв, К. (1995). «Начало жизни на Земле». Американский учёный . 83 (5): 428–437.
  14. ^ Чандру, Кухан; Гилберт, Алексис; Бутч, Кристофер; Аоно, Масаси; Кливс, Хендерсон Джеймс II (21 июля 2016 г.). «Абиотическая химия тиолированных производных ацетата и происхождение жизни». Научные отчеты . 6 (29883): 29883. Бибкод : 2016NatSR...629883C. дои : 10.1038/srep29883. ПМЦ 4956751 . ПМИД  27443234. 
  15. ^ Кремлин, Р.Дж. (1996). Введение в сероорганическую химию . Чичестер: Джон Уайли и сыновья. ISBN 0-471-95512-4.
  16. ^ Ньютон, Джозайя Дж.; Бриттон, Роберт; Фризен, Чадрон М. (4 октября 2018 г.). «Катализируемая основанием переэтерификация тионоэфиров». Журнал органической химии . 83 (20): 12784–12792. doi : 10.1021/acs.joc.8b02260. PMID  30235418. S2CID  52309850.
  17. ^ Монтейт, Джон Дж.; Скотчберн, Катерина; Миллс, Л. Реджинальд; Руссо, Софи А.Л. (2022). «Ni-катализируемый синтез производных тиокарбоновой кислоты». Органические письма . 24 (2): 619–624. doi : 10.1021/acs.orglett.1c04074. PMID  34978834. S2CID  245669904.
  18. ^ Лю, Инбо; Мо, Сяофэн; Маджид, Ирфан; Чжан, Мэй; Ван, Хуэй; Цзэн, Чжо (2022). «Эффективный и простой подход к получению доступа к тионоэфирам посредством катализируемого палладием C – N-расщепления тиоамидов». Органическая и биомолекулярная химия . 20 (7): 1532–1537. дои : 10.1039/d1ob02349g. ISSN  1477-0520. PMID  35129563. S2CID  246418140.