enlace glicosídico formación
Ahora, vamos a considerar la formación del acetal en un contexto bioquímico. Un ejemplo muy importante del grupo acetal / CETAL en bioquímica son los enlaces glucosídicos que unen monómeros de azúcar individuales para formar polisacáridos (ver Sección 1.3 para una revisión rápida)., Observe el enlace glucosídico entre dos monómeros de glucosa en una cadena de celulasa:
Si observa cuidadosamente, debe reconocer que el carbono #1, el carbono anomérico en el monómero de glucosa del lado izquierdo, es el carbono central de un grupo acetal. Los bioquímicos se refieren a esto como un enlace b-1,4, porque la estereoquímica en el carbono #1 es b en el sistema especializado de nomenclatura de carbohidratos, y está vinculada al carbono #4 de la siguiente glucosa en la cadena., La vasta diversidad estructural de los carbohidratos proviene en gran parte de los diferentes vínculos que son posibles, tanto en términos de los cuales dos carbonos están vinculados, como también de la estereoquímica del vínculo. Verá muchas más variaciones de los patrones de enlace glucosídico si estudia la bioquímica de carbohidratos en mayor profundidad.,
Las reacciones en las que se forman nuevos enlaces glucosídicos son catalizadas por enzimas llamadas glicosiltransferasas, y en términos de Química Orgánica estas reacciones representan la conversión de un hemiacetal a un acetal (recuerde que los monómeros de azúcar en su forma cíclica son hemiacetales y hemiketales)., El mecanismo para la formación de enlaces glucosídicos en una célula viva es paralelo al mecanismo de formación de acetales catalizado por ácido (no biológico), con una diferencia importante: en lugar de protonarse, el grupo \(OH\) del hemiacetal se convierte en un buen grupo saliente por fosforilación (este es un patrón que conocemos de los capítulos 9 y 10). La identidad específica del grupo fosfato activador varía para diferentes reacciones, por lo que se generaliza en la siguiente figura.,
mecanismo para la formación (bioquímica) de acetal:
- Paso A (fase de activación): esta fase de la reacción varía según el caso particular, pero siempre implica pasos de transferencia del grupo fosfato que son familiares del Capítulo 9. Lo que es más importante para nuestra discusión actual, sin embargo, es simplemente que el grupo hidroxilo en el hemiacetal se ha activado – es decir. hecho en un buen grupo de partida-por fosforilación.,
- Paso 1: Ahora que el grupo de salida se ha activado, hace su trabajo y se va, lo que resulta en una carbocación estabilizada por resonancia.
- Paso 2: un alcohol nucleofílico en la creciente cadena de celulosa ataca el carbocatión altamente electrofílico para formar un acetal. Aquí es donde se determina la estereoquímica del nuevo enlace glucosídico: dependiendo de la reacción, el nucleófilo alcohólico podría acercarse desde cualquier lado de la carbocación plana.,
para reiterar: es importante reconocer el patrón mecanicista familiar \(S_N1\) en juego aquí: en el paso a, un grupo de salida pobre se convierte en un buen grupo de salida, en el paso 1 el grupo de salida se va y un carbocatión estabilizado se deja atrás, y en el paso 2 un nucleófilo ataca para formar un nuevo enlace y completar el proceso de sustitución. Mira las reacciones \(S_N1\) que vimos en el capítulo 8 Si tienes problemas para hacer esta conexión mecanicista.,
ahora, veamos específicamente el mecanismo de reacción de la glicosil transferasa en el que se forma un nuevo enlace glucosídico en una cadena de celulosa en crecimiento. La glucosa (un hemiacetal) se activa primero a través de dos pasos enzimáticos de transferencia de fosfato: paso A1, una reacción de isomerización de fosfato con un mecanismo similar a la reacción en el problema P9.13, seguido por un paso dependiente de UTP A2, para el cual se le invitó a proponer un mecanismo en el problema P9.12.,
el grupo UDP en glucosa-UDP luego se va (paso 1 a continuación), formando un intermedio de carbocación estabilizado por resonancia. El ataque del grupo alcohol en la cadena de celulosa en crecimiento en el paso 2 forma el enlace glucosídico (acetal). Nótese la inversión de la estereoquímica.
