Ester Link: Características e Tipos

Uma ligação éster é definida como a ligação entre um grupo álcool (-OH) e um grupo ácido carboxílico (-COOH), formado através da eliminação de uma molécula de água (H 2 O) (Futura-Sciences ,, SF).

A Figura 1 mostra a estrutura do acetato de etila. A ligação éster é aquela ligação simples que é formada entre o oxigênio no ácido carboxílico e o carbono no etanol.

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Figura 1: estrutura do acetato de etila.

R-COOH + R’-OH → R-COO-R ‘+ H 2 S

Na figura, a parte azul corresponde à parte do composto proveniente do etanol e a parte amarela à do ácido acético. O link éster é indicado no círculo vermelho.

Hidrólise da ligação éster

Para entender um pouco melhor a natureza das ligações éster, é explicado o mecanismo de reação da hidrólise desses compostos. A ligação éster é relativamente fraca. Em meio ácido ou básico, é hidrolisado para formar, respectivamente, álcool e ácido carboxílico. O mecanismo de reação da hidrólise de ésteres é bem estudado.

No meio básico, primeiro os hidróxidos nucleofílicos atacam o C eletrofílico do éster C = O, rompendo a ligação π e criando o intermediário tetraédrico.

Então, o intermediário entra em colapso, reformando o C = O, resultando na perda do grupo de saída, o alcóxido, RO-, que leva ao ácido carboxílico.

Finalmente, uma reação ácido / base é um equilíbrio muito rápido, onde o alcóxido, RO- funciona como uma base que desprotona o ácido carboxílico, RCO2H, (um tratamento ácido permitiria que o ácido carboxílico fosse obtido a partir da reação).

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Figura 2: hidrólise da ligação éster em meio básico.

O mecanismo de hidrólise da ligação éster em meio ácido é um pouco mais complicado. Primeiro, ocorre uma reação ácido / base, uma vez que existe apenas um nucleófilo fraco e um eletrófilo fraco, o éster precisa ser ativado.

A protonação do éster carbonílico torna-o mais eletrofílico. Na segunda etapa, o oxigênio da água funciona como o nucleófilo atacando o C eletrofílico em C = O, com os elétrons se movendo em direção ao íon hidrônio, criando o intermediário tetraédrico.

No terceiro passo, ocorre uma reação ácido / base desprotonando o oxigênio que veio da molécula de água para neutralizar a carga.

No quarto passo, ocorre outra reação ácido / base. O -OCH3 precisa ser produzido, mas precisa ser transformado em um bom grupo de saída por protonação.

No quinto passo, usa os elétrons de um oxigênio adjacente para ajudar a “expulsar” o grupo que sai, produzindo uma molécula neutra de álcool.

No último passo, ocorre uma reação ácido / base. A desprotonação do íon hidrônio revela o carbonil C = O no produto ácido carboxílico e regenera o catalisador ácido (Dr. Ian Hunt, SF).

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Tipos de éster

Éster carbônico

Os ésteres carbônicos são os mais comuns desse tipo de compostos. O primeiro éster carbônico foi acetato de etila ou também chamado etanoato de etila. Anteriormente, esse composto era conhecido como éter de vinagre, cujo nome em alemão é Essig-ther, cuja contração foi derivada do nome desse tipo de composto.

Os ésteres são encontrados na natureza e são amplamente utilizados na indústria. Muitos ésteres têm odores característicos de frutas e muitos estão presentes naturalmente nos óleos essenciais das plantas. Isso também levou ao seu uso comum em aromas e fragrâncias artificiais quando os odores tentam ser imitados.

Vários bilhões de quilogramas de poliésteres são produzidos industrialmente anualmente, produtos importantes como; tereftalato de polietileno, ésteres de acrilato e acetato de celulose.

A ligação éster dos ésteres carboxílicos é responsável pela formação de triglicerídeos nos organismos vivos.

Os triglicerídeos são encontrados em todas as células, mas principalmente no tecido adiposo, são a principal reserva de energia que o corpo possui. Os triacilglicerídeos (TAGs) constituem moléculas de glicerol ligadas a três ácidos graxos por meio de uma ligação éster. Os ácidos graxos presentes nos GADs são predominantemente saturados (Wilkosz, 2013).

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Figura 3: triglicerídeo formado por glicerol e três ácidos graxos ligados por uma ligação éster.

Triacilglicerídeos (triglicerídeos) são sintetizados em praticamente todas as células. Os principais tecidos para a síntese de GAD são o intestino delgado, fígado e adipócitos. Exceto no intestino e nos adipócitos, a síntese de TAG começa com glicerol.

O glicerol é fosforilado primeiro com a glicerol cinase e, em seguida, os ácidos graxos ativados (acil-CoAs gordos) servem como substratos para a adição de ácidos graxos que geram ácido fosfatídico. O grupo fosfato é separado e o último ácido graxo é adicionado.

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Figura 4: esterificação do fosfato de glicerol 3 para formar o ácido fosfatídico.

No intestino delgado, os GADs da dieta são hidrolisados ​​para liberar ácidos graxos e monoacrilglicerídeos (MAG) antes da captação pelos enterócitos. MAGs de enterócitos servem como substratos para acilação em um processo de dois estágios que produz um GAD.

Dentro do tecido adiposo, não há expressão de glicerol-quinase, de modo que o componente básico do GAD nesse tecido é o intermediário glicolítico, fosfato de di-hidroxiacetona, DHAP.

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O DHAP é reduzido a glicerol-3-fosfato pela glicerol-3-fosfato desidrogenase citosólica e a reação de síntese de TAG restante é a mesma que para todos os outros tecidos.

Éster fosfórico

Os ésteres fosfóricos são produzidos pela formação de uma ligação éster entre um álcool e ácido fosfórico. Dada a estrutura do ácido, esses ésteres podem ser mono, di e trissubstituídos.

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Figura 5: estrutura do triéster de ácido fosfórico.

Esses tipos de ligações éster são encontrados em compostos como fosfolipídios, ATP, DNA e RNA.

Os fosfolípidos são sintetizados pela formação de uma ligação éster entre um álcool e um fosfato de ácido fosfatídico (1,2-diacilglicerol 3-fosfato). A maioria dos fosfolipídios tem um ácido graxo saturado em C-1 e um ácido graxo insaturado em C-2 da espinha dorsal do glicerol.

Os álcoois mais comumente adicionados (serina, etanolamina e colina) também contêm nitrogênio que pode ser carregado positivamente, enquanto glicerol e não inositol (King, 2017).

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Figura 6: estrutura de um fosfolípido. O link éster é indicado no círculo vermelho.

O trifosfato de adenosina (ATP) é uma molécula usada como moeda de energia na célula. Essa molécula é composta por uma molécula de adenina ligada à molécula de ribose com três grupos fosfato (Figura 8).

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Figura 7: Molécula de ATP. O link éster é indicado no círculo vermelho.

Os três grupos fosfato na molécula são chamados gama (γ), beta (β) e Alfa (α), este último esterificando o grupo hidroxila C-5 da ribose.

A ligação entre a ribose e o grupo α-fosforil é uma ligação fosfoéster, pois inclui um átomo de carbono e um átomo de fósforo, enquanto os grupos β- e γ-fosforil no ATP são conectados por ligações fosfoanidridas que não envolvem átomos de carbono .

Todos os fosfoanidro têm energia potencial química considerável e o ATP não é exceção. Essa energia potencial pode ser usada diretamente em reações bioquímicas (ATP, 2011).

Uma ligação fosfodiéster é uma ligação covalente na qual um grupo fosfato se liga a carbonos adjacentes através de ligações éster. A ligação é o resultado de uma reação de condensação entre um grupo hidroxila de dois grupos açúcar e um grupo fosfato.

A ligação diéster entre o ácido fosfórico e duas moléculas de açúcar no esqueleto de DNA e RNA liga dois nucleotídeos para formar polímeros oligonucleotídicos. A ligação fosfodiéster liga um carbono 3 ‘com um carbono 5’ no DNA e RNA.

(base1) – (ribose) -OH + HO-P (O) 2-O- (ribose) – (base 2)

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(Base1) – (ribose) – O – P (O) 2 – O- (ribose) – (base 2) + H 2 O

Durante a reação de dois dos grupos hidroxila em ácido fosfórico com um grupo hidroxila em duas outras moléculas, duas ligações éster são formadas em um grupo fosfodiéster. Uma reação de condensação na qual uma molécula de água é perdida gera cada ligação éster.

Durante a polimerização de nucleotídeos para formar ácidos nucleicos, o grupo hidroxila do grupo fosfato se liga ao carbono 3 ‘de um açúcar de um nucleotídeo para formar uma ligação éster ao fosfato de outro nucleotídeo.

A reação forma uma ligação fosfodiéster e remove uma molécula de água (fosfodeste sua formação de ligação SF).

Éster sulfúrico

Ésteres sulfúricos ou tioésteres são compostos do grupo funcional RS-CO-R ‘. Eles são o produto da esterificação entre um ácido carboxílico e um tiol ou com ácido sulfúrico (Block, 2016).

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Figura 8: estrutura genérica de um tioéster. O link éster é indicado no círculo vermelho.

Na bioquímica, os tioésteres mais conhecidos são derivados da coenzima A, por exemplo, acetil-CoA.

A acetil-coenzima A ou acetil-CoA (Figura 8) é uma molécula que participa de muitas reações bioquímicas. É uma molécula central no metabolismo de lipídios, proteínas e carboidratos.

Sua principal função é fornecer o grupo acetil ao ciclo do ácido cítrico (ciclo de Krebs) que será oxidado para produção de energia. É também a molécula precursora da síntese de ácidos graxos e é um produto da degradação de alguns aminoácidos.

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Figura 9: estrutura de acetil CoA.

Os ácidos graxos ativados por CoA mencionados acima são outros exemplos de tioésteres que se originam na célula muscular. A oxidação de tioésteres de ácidos graxos-CoA realmente ocorre em corpos vesiculares discretos chamados mitocôndrias (Thompson, 2015).

Referências

  1. ATP. (10 de agosto de 2011). Recuperado de learnbiochemistry.wordpress: learnbiochemistry.wordpress.com.
  2. Block, E. (2016, 22 de abril). Composto de organossulfur. Obtido em britannica: britannica.com.
  3. Ian Hunt (SF). Hidrólise de ésteres. Recuperado de chem.ucalgary.ca: chem.ucalgary.ca.
  4. Futura-Sciences. (SF). Ligação éster Recuperado de futura-sciences.us.
  5. King, MW (2017, 16 de março). Ácidos graxos, triglicerídeos e síntese e metabolismo de fosfolipídios. Recuperado de themedicalbiochemistrypage.org.
  6. fosfodeste sua formação de ligação. (SF). Recuperado de biosyn: biosyn.com.
  7. Thompson, TE (2015, 19 de agosto). Lipídico. Recuperado da britannica: britannica.com.
  8. Wilkosz, R. (2013, 6 de novembro). A formação de ligações éster na síntese de lipídios. Recuperado de wisc-online.com.

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