Glycosidiske bond dannelsen
Nu, lad os overveje acetal dannelse i en biokemisk sammenhæng. Et meget vigtigt eksempel på acetal/ketal-gruppen inden for biokemi er de glycosidbindinger, der forbinder individuelle sukkermonomerer til dannelse af polysaccharider (se Afsnit 1.3 for en hurtig gennemgang)., Kig på glycosidiske obligation mellem to glucose monomerer i en cellulase kæde:
Hvis du ser nøje efter, du bør anerkende, at carbon #1, anomere kulstof på venstre side af glukose monomer, er den centrale kulstof af en acetal-gruppen. Biokemikere henviser til dette som en B-1,4-kobling, fordi stereokemien ved kulstof #1 er b i det specialiserede kulhydratnomenklatursystem, og det er knyttet til kulstof #4 af den næste glukose på kæden., Den enorme strukturelle mangfoldighed af kulhydrater stammer i vid udstrækning fra de forskellige forbindelser, der er mulige – både med hensyn til hvilke to kulstofatomer er forbundet, og også stereokemien i forbindelsen. Du vil se mange flere variationer af glycosidbindingsmønstre, hvis du studerer kulhydratbiokemi i større dybde.,
Reaktioner, hvor nye glycosidiske obligationer er dannet er katalyseret af enzymer kaldet glycosyltransferases, og i organisk kemi betingelser disse reaktioner repræsenterer konvertering af en hemiacetal til en acetal (husk, at sukker-monomerer i deres cyklisk form er hemiacetaler samt hemiketals)., Mekanismen for glycosidiske bond dannelse i en levende celle paralleller syrekatalyseret (ikke-biologisk) acetal-formning mekanisme, med en vigtig forskel: i stedet for at være protoniserede, den \(OH\) gruppe af hemiacetal er konverteret til en god forlader gruppen ved fosforylering (dette er et mønster, som vi kender fra kapitel 9 og 10). Den specifikke identitet af den aktiverende fosfatgruppe varierer for forskellige reaktioner, så den generaliseres i figuren nedenfor.,
Mekanisme for (biokemiske) acetal dannelse:
- Trin Et (Aktivering fase): Denne fase af reaktionen varierer i henhold til de særlige tilfælde, men er altid forbundet med en fosfat gruppe overførsel trin, der er kendt fra kapitel 9. Det vigtigste for vores nuværende diskussion er imidlertid simpelthen, at hydro .ylgruppen på hemiacetalet er aktiveret – dvs. lavet til en god forlader gruppe – ved phosphorylering.,
- Trin 1: Nu hvor den forlader gruppen er blevet aktiveret, gør den sit job og forlader, hvilket resulterer i en resonansstabiliseret carbocation.
- Trin 2: en nukleofil alkohol på den voksende cellulosekæde angriber den stærkt elektrofile carbocation for at danne et acetal. Her er hvor stereokemien for den nye glycosidbinding bestemmes: afhængig af reaktionen kunne alkoholnukleofilen nærme sig fra begge sider af den plane carbocation.,
for At gentage: det er vigtigt at anerkende den velkendte \(S_N1\) mekanistiske mønster i spil her: i trin A, en dårlig forlader gruppen er omdannet til en god forlader gruppen, i trin 1, der forlader gruppen blade og en stabiliseret carbocation er efterladt, og i trin 2 en nucleophile angreb til at danne en ny bond og fuldstændig substitution proces. Se tilbage på\ (s_n1\) reaktionerne, vi så i kapitel 8, hvis du har problemer med at lave denne mekanistiske forbindelse.,
lad os nu se specifikt på glycosyltransferase-reaktionsmekanismen, hvori en ny glycosidbinding dannes på en voksende cellulosekæde. Glukose (en hemiacetal) er først aktiveres via to enzymatisk fosfat overførsel trin: trin A1, en fosfat isomerisation reaktion med en mekanisme svarende til den reaktion problem i P9.13, efterfulgt af en UTP-afhængige trin A2, som du blev inviteret til at foreslå en ordning i problemet P9.12.,
UDP-gruppen på glucose-UDP-så blade (trin 1 nedenfor), danner en resonans-stabiliseret carbocation mellemliggende. Alkoholgruppens angreb på den voksende cellulosekæde i trin 2 danner den glycosidiske (acetale) binding. Bemærk inversionen af stereokemi.
