Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

13.5: Кон'югатне додавання та усунення

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    20869

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    У цьому розділі ми розглянемо ще дві поширені біохімічні реакції, які протікають через проміжні продукти енолатів. У типовому кон'югатному додаванні нуклеофіл і протон «додаються» до двох вуглеців алкену, який кон'югований з карбонілом (тобто в\(\alpha-\beta\) положенні).\(\beta\) Елімінаційний крок, відбувається зворотний процес:

    Кон'югатне додавання - це пряма реакція, а бета-елімінація - зворотні реакції.

    У розділі 9 ми дізналися про реакції приєднання нуклеофільних карбонілів, включаючи утворення геміацеталів, гемікеталів та імінів. У всіх цих реакціях нуклеофіл безпосередньо атакує карбонільний вуглець.

    Якщо, однак, електрофільний карбоніл\(\beta\)-unsaturated - if, in other words, it contains a double bond conjugated to the carbonyl - a different reaction pathway is possible. A resonance structure can be drawn in which the \(\beta\)-carbon has a positive charge, meaning that the \(\beta\)-carbon also has the potential to be an electrophilic target.

    The beta carbon has a positive charge while the oxygen has a negative charge.

    If a nucleophile attacks at the b-carbon, an enol or enolate intermediate results (step 1 below). In many cases this intermediate collapses and the a-carbon is protonated (step 2). This type of reaction is known as a conjugate addition.

    Mechanism of a conjugate addition reaction

    An enolate intermediate is formed.

    The reverse of a conjugate addition is a \(\beta\)-elimination, and is referred to mechanistically the abbreviation \(E1cb\).

    Mechanism of an E1cB elimination

    The \(E\) stands for 'elimination'; the numeral 1 refers to the fact that, like the \(S_N1\) mechanism, it is a stepwise reaction with first order kinetics. '\(cB\)' designation refers to the intermediate, which is the conjugate base of the starting compound. In step 1, an \(\alpha\)-carbon is deprotonated to produce an enolate, just like in aldol and Claisen reactions we have already seen. In step 2, the excess electron density on the enolate expels a leaving group at the \(\beta\) position (designated 'X' in the figure above). Notice that the \(\alpha\) and \(\beta\) carbons change from \(sp^3\) to \(sp^2\) hybridization with the formation of a conjugated double bond.

    (In chapter 14 we will learn about alternate mechanisms for alkene addition and \(\beta\)-elimination reactions in which there is not an adjacent carbonyl (or imine) group, and in which the key intermediate species is a resonance-stabilized carbocation. )

    Step II of fatty acid degradation is a conjugate addition of water, or hydration.

    Зверніть увагу на специфічний стереохімічний результат: в активному місці нуклеофільна вода пов'язана за площиною кон'югованої системи (як показано на малюнку вище), і результатом є\(S\) конфігурація в продукті\(\beta\) -гідрокситіоефіру.

    На етапі III циклу синтезу жирних кислот ми побачили\(E1cb\)\(\beta\) -елімінацію води (зневоднення):

    Зверніть увагу, що стереохімія на\(\beta \)-carbon of the starting alcohol is R, whereas the hydration pathway (step II) reaction in the fatty acid degradation cycle pathway results in the \(S\) stereoisomer. These two reactions are not the reverse of one another!

    Here are two more examples of \(\beta \)-elimination reactions, with phosphate and ammonium respectively, as leaving groups. The first, 3-dehydroquinate synthase (EC 4.2.3.4) is part of the biosynthesis of aromatic amino acids, the second, aspartate ammonia lyase (EC 4.3.1.1) is part of amino acid catabolism.

    In the second reaction aspartate becomes ammonia and fumarate.

    Вправа Template:index

    У шляху гліколізу фермент «енолаза» (EC 4.2.1.11) каталізує\(E1cb\) зневоднення 2-фосфогліцерату. Передбачте продукт цього ферментативного етапу.

    Вправа Template:index

    N-етилмалеїмід (NEM) є незворотним інгібітором багатьох ферментів, які містять залишки цистеїну активного сайту. Інактивація відбувається шляхом кон'югатного додавання цистеїну до NEM: показати структуру міченого залишку. (Михайло доповнення)

    Креслення лінії зв'язку NEM.

    Вправа Template:index

    \(\beta\)Аргініносукцинат-ліаза (4.3.2.1), фермент в метаболічному шляху, який служить для виведення азоту з вашого організму у вигляді сечовини в сечі, каталізує цей етап елімінації:

    Аргіносукцинат розпадається на аргінін і фумарат.

    Запропонуйте повний механізм.

    Підказка

    Не лякайтеся розміру або складності субстрату - перегляньте механізм інації\(\beta\) -elim, а потім визначте групу виходу та розриву зв'язку,\(\alpha\) -вуглець, який втрачає протон, карбоніл, який служить для стабілізації негативно- заряджений (енолат) проміжний, і подвійний зв'язок, який утворюється в результаті ліквідації. Можливо, ви захочете позначити відповідну групу «R», щоб зменшити кількість малюнка.