Glycosidic bond dannelse
Nå, la oss vurdere acetal dannelse i en biokjemisk sammenheng. En svært viktig eksempel på acetal/ketal gruppe i biokjemi er glycosidic obligasjoner som link individuelle sukker monomers å danne polysakkarider (se punkt 1.3 for en rask gjennomgang)., Se på glycosidic bånd mellom to glukose monomers i en cellulase chain:
Hvis du ser nøye, bør du innse at karbon #1, anomeric karbon på venstre side glukose monomer, er det sentrale karbon av en acetal gruppe. Biochemists refererer til dette som en b-1,4 sammenhengen, fordi stereokjemi på karbon #1 er b i spesialiserte karbohydrater nomenklatur system, og det er knyttet til karbon #4 av de neste glukose på kjeden., De store strukturelle mangfold av karbohydrater stammer i stor grad fra de ulike sammenhengene som er mulig – både i form av to karbonatomer er knyttet sammen, og også stereokjemi av sammenhengen. Du vil se mange flere varianter av glycosidic bond sammenhengen mønstre hvis du studerer karbohydrater biokjemi i større dybde.,
Reaksjoner der nye glycosidic obligasjoner er dannet er catalyzed av enzymer som kalles glycosyltransferases, og i organisk kjemi vilkår disse reaksjonene representerer konvertering av en hemiacetal til en acetal (husk at sukker monomers i sine syklisk form er hemiacetals og hemiketals)., Mekanismen for glycosidic bond-formasjonen i en levende celle paralleller syre-catalyzed (ikke-biologiske) acetal-forming mekanisme, med en viktig forskjell: i stedet for å være protonated, i \(OH\) gruppe av hemiacetal er konvertert til en god forlater gruppen av phosphorylation (dette er et mønster som vi er kjent med fra kapitlene 9 og 10). Den spesifikke identitet for å aktivere fosfat gruppen varierer for ulike reaksjoner, så det er generalisert i figuren nedenfor.,
Mekanisme for (biokjemiske) acetal dannelse:
- Trinn A (Aktivering fase): Denne fasen av reaksjonen varierer i henhold til den enkelte sak, men innebærer alltid fosfat gruppe overføre trinnene som er kjent fra kapittel 9. Hva er mest viktig for vår nåværende diskusjon, men er rett og slett at hydroksylgruppen på hemiacetal har blitt aktivert, – dvs. laget til en god forlater gruppen – ved phosphorylation.,
- Trinn 1: Nå som forlater gruppen har blitt aktivert, det gjør jobben sin og blader, noe som resulterer i en resonans stabilisert carbocation.
- Trinn 2: En nucleophilic alkohol på den voksende cellulose kjede angrep den svært elektrofil carbocation å danne en acetal. Her er der stereokjemi av den nye glycosidic bond er bestemt: avhengig av reaksjon, alkohol nucleophile kunne tilnærming fra begge sider av den plane carbocation.,
for Å oppsummere: det er viktig å erkjenne de kjente \(S_N1\) mekanistiske mønster i spillet her: i trinn En, en dårlig forlater gruppen er konvertert til en god forlater gruppen, i trinn 1 forlater gruppen blader og en stabilisert carbocation er forlatt, og i trinn 2 en nucleophile angrep for å danne en ny bond og komplett erstatning prosessen. Ser tilbake på \(S_N1\) reaksjoner som vi så i kapittel 8 hvis du har problemer med å gjøre dette mekanistiske-tilkobling.,
Nå, la oss se spesielt på glycosyl transferase reaksjon mekanisme der en ny glycosidic bond er dannet på et voksende cellulose-kjeden. Glukose (en hemiacetal) er først aktiveres gjennom to enzymatisk fosfat overføre trinn: trinn A1, et fosfat isomerization reaksjon med en mekanisme som ligner reaksjonen i problemet P9.13, etterfulgt av en UTP-avhengige trinn A2, for som du ble invitert til å foreslå en mekanisme i problemet P9.12.,
UDP-gruppe på glukose-UDP deretter forlater (trinn 1 nedenfor), og danner en resonans-stabilisert carbocation middels. Angrep av alkohol i gruppe på den voksende cellulose-kjeden i trinn 2 danner glycosidic (acetal) obligasjonslån. Merk inversjon av stereokjemi.
