Caractéristiques et types d'ester de lien



Un lien ester est défini comme la liaison entre un groupe alcool (-OH) et un groupe acide carboxylique (-COOH), formé par l'élimination d'une molécule d'eau (H)2O) (Futura-Sciences, S.F.).

Sur la figure 1, la structure de l'acétate d'éthyle est présentée. La liaison ester est la simple liaison formée entre l'oxygène de l'acide carboxylique et le carbone de l'éthanol.

Figure 1: structure de l'acétate d'éthyle.

R-COOH + R'-OH → R-COO-R '+ H2O

Dans la figure, la partie bleue correspond à la partie du composé qui provient de l'éthanol et la partie jaune à celle de l'acide acétique. Le lien ester dans le cercle rouge est indiqué.

Index

  • 1 hydrolyse de la liaison ester
  • 2 types d'ester
    • 2.1 ester carbonique
    • 2.2 ester phosphorique
    • 2.3 ester sulfurique
  • 3 références

Hydrolyse de la liaison ester

Pour mieux comprendre la nature des liaisons esters, nous expliquons le mécanisme de réaction de l'hydrolyse de ces composés. La liaison ester est relativement faible. Dans un milieu acide ou basique, il est hydrolysé pour former respectivement un alcool et un acide carboxylique. Le mécanisme de réaction d'hydrolyse des esters est bien étudié.

En milieu basique, les hydroxydes nucléophiles s'attaquent d'abord à l'électrophile C de l'ester C = O, brisant la liaison π et créant l'intermédiaire tétraédrique.

Ensuite, l'intermédiaire s'effondre, en reformant le C = O, ce qui entraîne la perte du groupe partant, l'alcoolate, RO-, qui conduit à l'acide carboxylique.

Enfin, une réaction acide / base est un équilibre très rapide où l’alcoolate, RO-, fonctionne comme une base qui déprotonne l’acide carboxylique RCO2H (un traitement acide permettrait d’obtenir l’acide carboxylique de la réaction).

Figure 2: hydrolyse de la liaison ester en milieu basique.

Le mécanisme d'hydrolyse de la liaison ester en milieu acide est un peu plus compliqué. Tout d'abord, une réaction acide / base se produit, puisque seul un nucléophile faible et un électrophile déficient sont nécessaires, l'ester doit être activé.

La protonation de l'ester de carbonyle le rend plus électrophile. Dans la deuxième étape, l'oxygène de l'eau fonctionne comme le nucléophile attaquant l'électrophile C dans le C = O, les électrons se déplaçant vers l'ion hydronium, créant l'intermédiaire tétraédrique.

Dans la troisième étape, une réaction acide / base se déroule en déprotonant l'oxygène provenant de la molécule d'eau pour neutraliser la charge.

Dans la quatrième étape, une autre réaction acide / base se produit. Le paramètre -OCH3 doit être généré, mais il doit être converti en un bon groupe en saillie par protonation.

Dans la cinquième étape, ils utilisent les électrons d'un oxygène adjacent pour aider à "expulser" le groupe partant, produisant une molécule d'alcool neutre.

Dans la dernière étape, une réaction acide / base se produit. La déprotonation de l'ion hydronium révèle le carbonyle C = O dans le produit acide carboxylique et régénère le catalyseur acide (Dr. Ian Hunt, S.F.).

Types d'ester              

Ester carbonique

Les esters carboniques sont les plus communs de ce type de composés. Le premier ester de carbone était l'acétate d'éthyle ou également l'éthanoate d'éthyle. Autrefois, ce composé était connu sous le nom d'éther de vinaigre, dont le nom en allemand est Essig-Äther, dont la contraction était le nom de ce type de composés.

Les esters sont trouvés dans la nature et sont largement utilisés dans l'industrie. De nombreux esters ont des odeurs de fruits caractéristiques et beaucoup sont naturellement présents dans les huiles essentielles des plantes. Cela a également conduit à son utilisation courante dans les arômes et parfums artificiels lorsque les odeurs tentent d'être imitées.

Plusieurs milliards de kilogrammes de polyesters sont produits chaque année industriellement, des produits importants tels quels; le polyéthylène téréphtalate, les esters d'acrylate et l'acétate de cellulose.

La liaison ester des esters carboxyliques est responsable de la formation de triglycérides dans les organismes vivants.

Les triglycérides se trouvent dans toutes les cellules, mais principalement dans le tissu adipeux, elles constituent la principale réserve énergétique de l'organisme. Les triacylglycérides (TAG) sont des molécules de glycérol liées à trois acides gras au moyen d'une liaison ester. Les acides gras présents dans le TAG sont principalement saturés (Wilkosz, 2013).

Figure 3: triglycérides formés par le glycérol et trois acides gras liés par une liaison ester.

Les triacylglycérides (triglycérides) sont synthétisés dans pratiquement toutes les cellules. Les principaux tissus pour la synthèse de TAG sont l'intestin grêle, le foie et les adipocytes. À l'exception de l'intestin et des adipocytes, la synthèse du TAG commence avec le glycérol.

Le glycérol est d'abord phosphorylé avec de la glycérol kinase, puis les acides gras activés (acyl-CoAs gras) servent de substrats pour l'addition d'acides gras générant de l'acide phosphatidique. Le groupe phosphate est séparé et le dernier acide gras est ajouté.

Figure 4: Estérification du phosphate de glycérol 3 pour former de l'acide phosphatidique.

Dans l'intestin grêle, les TAG alimentaires sont hydrolysés pour libérer les acides gras et les monoacylglycérides (MAG) avant leur absorption par les entérocytes. Les MAG des entérocytes servent de substrats pour l'acylation dans un processus en deux étapes qui produit un TAG.

Au sein du tissu adipeux aucune expression de la glycérol kinase de sorte que le bloc de construction pour TAG dans ce tissu est l'intermédiaire de la glycolyse, le phosphate de dihydroxyacétone, DHAP.

DHAP est réduite en glycérol-3-phosphate déshydrogénase de glycerol-3-phosphate et cytosolique restant réaction de synthèse de TAG est le même que pour tous les autres tissus.

Ester phosphorique

Les esters phosphoriques sont produits par la formation d'une liaison ester entre un alcool et l'acide phosphorique. Compte tenu de la structure de l'acide, ces esters peuvent être mono, di et trisubstitués.

Figure 5: structure du triester d'acide phosphorique.

Ces types de liaisons ester se trouvent dans des composés tels que les phospholipides, l'ATP, l'ADN et l'ARN.

Les phospholipides sont synthétisés par la formation d'une liaison ester entre un alcool et le phosphate d'acide phosphatidique (1,2-diacylglycérol 3-phosphate). La plupart des phospholipides ont un acide gras saturé sur C-1 et un acide gras insaturé sur C-2 du squelette de glycérol.

Le plus souvent ajouté des alcools (sérine, l'éthanolamine et la choline) peut également contenir de l'azote chargé positivement, alors que le glycérol et inositol pas (King, 2017).

Figure 6: structure d'un phospholipide. Le lien ester est indiqué dans le cercle rouge.

L'adénosine triphosphate (ATP) est une molécule utilisée comme monnaie d'énergie dans la cellule. Cette molécule est composée d'une molécule d'adénine liée à la molécule de ribose avec trois groupes phosphate (figure 8).

Figure 7: Molécule ATP. Le lien ester est indiqué dans le cercle rouge.

Les trois groupes phosphate de la molécule sont appelées gamma (γ), bêta (β) et Alpha (α), ce dernier groupe hydroxyle estérifié en C-5 du ribose.

La liaison entre le ribose et le groupe α-phosphoryl est une liaison phosphoester qui comprend un atome de carbone et un atome de phosphore, tandis que les groupes d'ATP de β- et γ-phosphoryl sont liés par des liaisons phosphoanhydride qui ne comportent pas d'atomes de carbone .

Tous les phosphoanhydro ont une énergie potentielle chimique considérable et l'ATP ne fait pas exception. Cette énergie potentielle peut être utilisée directement dans les réactions biochimiques (ATP, 2011).

Une liaison phosphodiester est une liaison covalente dans laquelle un groupe phosphate est lié à des atomes de carbone adjacents par des liaisons ester. La liaison est le résultat d'une réaction de condensation entre un groupe hydroxyle de deux groupes de sucre et un groupe phosphate.

La liaison du diester entre l'acide phosphorique et deux molécules de sucre dans l'ADN et l'ARN du squelette se lie à deux nucléotides pour former des polymères oligonucléotidiques. La liaison phosphodiester lie un carbone 3 'avec un carbone 5' dans l'ADN et l'ARN.

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

(base1) - (ribose) - O - P (O) 2 - O- (ribose) - (base 2) + H2O

Lors de la réaction de deux des groupes hydroxyle dans l'acide phosphorique avec un groupe hydroxyle dans deux autres molécules, deux liaisons ester sont formées dans un groupe phosphodiester. Une réaction de condensation dans laquelle une molécule d'eau est perdue génère chaque liaison ester.

Au cours de la polymérisation de nucleotides pour former des acides nucléiques, le groupe hydroxyle du groupe phosphate se lie au carbone 3 » d'un sucre d'un nucléotide pour former une liaison ester phosphate d'un autre nucléotide.

La réaction forme une liaison phosphodiester et élimine une molécule d'eau (formation de liaison phosphodiestère, S.F.).

Ester sulfurique

Les esters ou thioesters sulfuriques sont des composés avec le groupe fonctionnel R-S-CO-R '. Ils sont le produit de l'estérification entre un acide carboxylique et un thiol ou avec de l'acide sulfurique (Block, 2016).

Figure 8: structure générique d'un thioester. Le lien ester est indiqué dans le cercle rouge.

En biochimie, les thioesters les plus connus sont les dérivés de la coenzyme A, par exemple l'acétyl-CoA.

L'acétyl-coenzyme A ou l'acétyl-CoA (figure 8) est une molécule qui participe à de nombreuses réactions biochimiques. C'est une molécule centrale dans le métabolisme des lipides, des protéines et des glucides.

Sa fonction principale est de livrer le groupe acétyle au cycle de l'acide citrique (cycle de Krebs) qui va être oxydé pour la production d'énergie. C'est aussi la molécule précurseur de la synthèse des acides gras et est le produit de la dégradation de certains acides aminés.

Figure 9: Structure de l'acétyl-CoA.

Les acides gras activés par CoA mentionnés ci-dessus sont d'autres exemples de thioesters provenant de la cellule musculaire. L'oxydation des thioesters d'acides gras-CoA se produit en fait dans des corps vésiculaires discrets appelés mitochondries (Thompson, 2015).

Références

  1. ATP. (10 août 2011). Extrait de learnbiochemistry.wordpress: learnbiochemistry.wordpress.com.
  2. Block, E. (2016, 22 avril). Composé organosulfuré. Récupéré de britannica: britannica.com.
  3. Ian Hunt. (S.F.). Hydrolyse des esters. Extrait de chem.ucalgary.ca: chem.ucalgary.ca.
  4. Futura-Sciences,. (S.F.). Liaison d'ester. Récupéré de futura-sciences.us.
  5. King, M. W. (2017, 16 mars). Synthèse et métabolisme des acides gras, des triglycérides et des phospholipides. Extrait de themedicalbiochemistrypage.org.
  6. formation de liaison phosphodiestère. (S.F.). Récupéré de biosyn: biosyn.com.
  7. Thompson, T. E. (2015, 19 août). Lipide Récupéré de britannica: britannica.com.
  8. Wilkosz, R. (6 novembre 2013). La formation de liaisons esters dans la synthèse des lipides. Récupéré de wisc-online.com.