stringtranslate.com

Сульфатирование

Сульфатирование – это химическая реакция , которая влечет за собой присоединение группы SO 3 . В принципе, многие сульфатации будут включать реакции триоксида серы (SO 3 ). На практике большинство сульфатаций осуществляются менее напрямую. Независимо от механизма установка сульфатоподобной группы на подложку приводит к существенным изменениям.

Сульфатирование в промышленности

Сульфатирование оксидов кальция

Сульфатирование — это процесс, используемый для удаления «серы» при сжигании ископаемого топлива. Цель состоит в том, чтобы свести к минимуму загрязнение от сгоревших газов. При сжигании серосодержащего топлива выделяется диоксид серы , который в атмосфере окисляется до эквивалента серной кислоты , вызывающей коррозию. Чтобы свести к минимуму проблему, сжигание часто проводят в присутствии оксида кальция или карбоната кальция, которые прямо или косвенно связывают диоксид серы и некоторое количество кислорода с образованием сульфита кальция . [1] Итоговая реакция:

СаО + SO 23
2 CaSO 3 + O 2 → 2 CaSO 4

или итоговая реакция представляет собой сульфатирование, присоединение SO 3 :

СаО + SO 3 → CaSO 3

В идеализированном сценарии сульфат кальция (гипс) используется в качестве строительного материала или, что менее желательно, выбрасывается на свалку.

Прочие неорганические сульфатации

Моющие средства, косметика и т.д.

Сульфатирование широко используется в производстве потребительских товаров, таких как моющие средства, шампуни и косметика. Поскольку сульфатная группа очень полярна, ее сопряжение с липофильным «хвостом» придает свойства поверхностно-активного вещества. Хорошо известными сульфатами являются лаурилсульфат натрия и лауретсульфат натрия . [2]

Алкилсульфаты получают из спиртов реакцией с хлорсерной кислотой : [3]

ClSO 3 H + ROH → ROSO 3 H + HCl

Альтернативно, спирты можно сульфатировать до полусульфатных эфиров с помощью триоксида серы : [4]

SO 3 + ROH → РОСО 3 H

Сульфатирование в биологии

Гепарин, природный сульфатированный сахар, используется при лечении сердечных приступов .

В биологии сульфатирование обычно осуществляется сульфотрансферазами , которые катализируют перенос эквивалента триоксида серы к субстратным спиртам и фенолам, превращая последние в сложные эфиры сульфатов. [5] [6] Источником группы SO 3 обычно является 3'-фосфоаденозин-5'-фосфосульфат (PAPS). Когда субстратом является амин, в результате получается сульфамат . Сульфатирование является одним из основных путей посттрансляционной модификации белков. [7]

Сульфатирование участвует во множестве биологических процессов, включая детоксикацию, гормональную регуляцию, молекулярное распознавание, передачу сигналов в клетках и проникновение вируса в клетки. [6] Это одна из реакций фазы II метаболизма лекарств , часто эффективная для снижения активности ксенобиотика с фармакологической и токсикологической точки зрения, но иногда играющая роль в активации ксенобиотиков (например, ароматических аминов , метилзамещенных полициклических ароматических углеводородов). ). Другой пример биологического сульфатирования — синтез сульфированных гликозаминогликанов , таких как гепарин , гепарансульфат , хондроитинсульфат и дерматансульфат . Сульфатирование также является возможной посттрансляционной модификацией белков.

Сульфатирование тирозина

Сульфатирование тирозина представляет собой посттрансляционную модификацию , при которой тирозиновый остаток белка сульфатируется тирозилпротеинсульфотрансферазой ( TPST), обычно в аппарате Гольджи . Секретируемые белки и внеклеточные части мембранных белков, проходящие через аппарат Гольджи, могут быть сульфатированы. Сульфатирование происходит у животных и растений, но не у прокариот или дрожжей. Сайты сульфатирования представляют собой остатки тирозина, выступающие на поверхности белка, обычно окруженные кислотными остатками. Функция сульфатирования остается неясной. [7]

Регуляция сульфатации тирозина

Очень ограниченные данные свидетельствуют о том, что гены TPST подлежат транскрипционной регуляции, а тирозин- O -сульфат очень стабилен и не может быть легко расщеплен сульфатазами млекопитающих. О -сульфатирование тирозина представляет собой необратимый процесс in vivo . Антитело под названием PSG2 демонстрирует высокую чувствительность и специфичность к эпитопам, содержащим сульфотирозин, независимо от контекста последовательности. Разрабатываются новые инструменты для изучения TPST с использованием синтетических пептидов и скрининга малых молекул. [8]

Морские травы

Многие съедобные морские водоросли состоят из высокосульфатированных полисахаридов. [9] Эволюция нескольких сульфотрансфераз, по-видимому, облегчила адаптацию наземных предков морских трав к новой морской среде обитания. [10] [11]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Энтони, EJ; Гранатштейн, Д.Л. (2001). «Явления сульфатации в системах сгорания с кипящим слоем». Прогресс в области энергетики и науки о горении . 27 (2): 215–236. дои : 10.1016/S0360-1285(00)00021-6.
  2. ^ Эдуард Смолдерс, Вольфганг фон Рыбински, Эрик Сунг, Вильфрид Рэзе, Йозеф Стебер, Фредерика Вибель, Анетт Нордског «Средства для стирки» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана 2007, Wiley-VCH, Вайнхайм. дои : 10.1002/14356007.a08_315.pub2.
  3. ^ Клаус Новек, Вольфганг Графаренд, «Жирные спирты» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана, 2006, Wiley-VCH, Вайнхайм. дои : 10.1002/14356007.a10_277.pub2
  4. ^ Коссвиг, Курт (2000). «Поверхностно-активные вещества». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a25_747. ISBN 978-3527306732.
  5. ^ Глатт, Хансруди (2000). «Сульфотрансферазы в биоактивации ксенобиотиков». Химико-биологические взаимодействия . 129 (1–2): 141–170. дои : 10.1016/S0009-2797(00)00202-7. ПМИД  11154739.
  6. ^ Аб Чепмен, Эли; Бест, Майкл Д.; Хэнсон, Сара Р.; Вонг, Чи-Хьюи (5 июля 2004 г.). «Сульфотрансферазы: структура, механизм, биологическая активность, ингибирование и синтетическая полезность». Angewandte Chemie, международное издание . 43 (27): 3526–3548. дои : 10.1002/anie.200300631. ISSN  1521-3773. ПМИД  15293241.
  7. ^ аб Уолш, Гэри; Джефферис, Рой (2006). «Посттрансляционные модификации в контексте терапевтических белков». Природная биотехнология . 24 (10): 1241–1252. дои : 10.1038/nbt1252. PMID  17033665. S2CID  33899490.
  8. ^ Бирн, ДП (2018). «Новые инструменты для оценки сульфатирования тирозина белка: тирозилпротеинсульфотрансферазы (TPST) являются новыми мишенями для ингибиторов протеинкиназы RAF». Биохимический журнал . 475 (15): 2435–2455. дои : 10.1042/BCJ20180266 . ПМК 6094398 . ПМИД  29934490. 
  9. ^ Цзяо, Гуанлин; Ю, Гуанли; Чжан, Цзюньцзэн; Юарт, Х. (2011). «Химическая структура и биоактивность сульфатированных полисахаридов морских водорослей». Морские наркотики . 9 (2): 196–223. дои : 10.3390/md9020196 . ПМЦ 3093253 . ПМИД  21566795. 
  10. ^ Олсен, Джанин Л.; и другие. (2016). «Геном морской травы Zostera marina демонстрирует адаптацию покрытосеменных к морю». Природа . 530 (7590): 331–335. Бибкод : 2016Natur.530..331O. дои : 10.1038/nature16548 . hdl : 10754/595150 . PMID  26814964. S2CID  3713147.
  11. ^ Пфайфер, Лукас; Классен, Биргит (2020). «Клеточная стенка морских трав: захватывающая, необычная и чистый холст для будущих исследований». Границы в науке о растениях . 11 : 588754. doi : 10.3389/fpls.2020.588754 . ПМЦ 7644952 . ПМИД  33193541.