химический каталог




Биоорганическая химия ферментативного катализа

Автор М.Бендер, Р.Бергерон, М.Комияма

и, с которыми может встретиться исследователь при изучении межмолекулярных систем, сохраняются и в случае внутримолекулярных. В таких случаях выбор механизма катализа проводится по той же схеме, что и для межмолекулярных каталитических реакций, как это было показано в предыдущих главах.

В последние годы в установлении механизмов внутримолекулярных каталитических реакций были достигнуты значительные успехи. Исследования в этой области стимулировались известной гипотезой, согласно которой внутримолекулярные реакции моделируют реализующийся в ферментативных системах внутрикомплексный катализ. В этом смысле вклад внутримолекулярного катализа в развитие наших представлений о тонких механизмах действия ферментов трудно переоценить [2].

Внутримолекулярный катализатор всегда характеризуется высокой эффективной локальной концентрацией, и если он вдобавок соответствующим образом ориентирован в пространстве, то катализируемая реакция должна протекать достаточно быстро. Следовательно, если отношение эффективной концентрации внутримолекулярного общего катализатора к концентрации внешнего лона гидроксония или гидроксид-иона достаточно велико, то внутримолекулярный катализатор будет эффективно конкурировать с внешним катализатором.

Большинство рассматриваемых в этой главе примеров, однако, нельзя отнести к строго каталитическим реакциям, в которых происходит регенерация катализатора. Но это в данном

случае не играет решающей роли, так как основная цель настоящей главы — подчеркнуть важность внутримолекулярных реакций для понимания ферментативного катализа.

Во многих приведенных здесь примерах выигрыши в скорости при переводе межмолекулярных реакций во внутримолекулярный режим порой просто ошеломляют. Однако каждая из «ускоренных» реакций протекает только один раз. В этом заключается их отличие от реальных каталитических систем, в которых катализатор в принципе может срабатывать бесчисленное множество раз. С другой стороны, главная цель этой главы видится в том, чтобы показать преимущества закрепления всех компонентов конкретной реакции на общей подложке.

10.1. Внутримолекулярное ускорение реакции общей кислотой или общим основанием

10.1.1. Ускорение под действием протонированной или свободной карбоксильной группы или обеими группами одновременно

Енолизация о-изобутирилбензойной кислоты протекает ПО четырем маршрутам, которым соответствуют четыре члена в уравнении (10.1). Основной вклад в скорость реакции при рН 2,5—9 вносит третье слагаемое, которому отвечает реакция с участием карбоксилат-иона. Так как значимость этого члена по крайней мере в 50 раз выше значимости четвертого члена» которому соответствует реакция протонированной карбоксильной группы, по всей видимости, внутримолекулярное ускорение связано с общим основным катализом карбоксилат-анионом [схема (10.2)].

кт6л= кн [Н + J [RCOOH] + *он [ОН " ] [RCOO " ] + kRCo~

+

(10.1)

(10.2)! (Ю.3>но н

Показанный на схеме (10.3) механизм катализа, включающий ?атаку внешним гидроксид-ионом при участии протонированной карбоксильной группы, кинетически неотличим от механизма (10.2), но представляется менее вероятным на основании следующих фактов:

1. Такого рода механизмы неизвестны для межмолекулярных реакций.

2. Константа скорости такого процесса должна приближаться к контролируемой диффузией скорости переноса протона.

•3. В случае реакций, протекающих во внутримолекулярном режиме, константа скорости для изопропильного производного выше, чем для соответствующего метильного производного. Для реакций, идущих в межмолекулярном режиме, характерна обратная тенденция. Единственное приемлемое объяснение инвераии реакционной способности можно дать только в рамках механизма (10.2), согласно которому стереохимическое вымораживание вращения молекулы приводит к увеличению скорости реакции в случае изопропильного субстрата [3].

Классическим примером внутримолекулярного ускорения служит гидролиз аспирина. График рН-зависимости константы скорости этой реакции характеризуется участком, который соответствует реакции, про-мотируемой кислотой, участком, который соответствует реакции, про-мотируемой основанием,и областью в интервале нейтральных значений рН, где скорость не зависит от кислотности среды. Конечно же, последний участок соответствует так называемой водной реакции, отражающей самопроизвольную реакцию субстрата. Более пристальный анализ [3] рис. 10.1 показывает, что на «независимом» от рН участке кривой

P*,

?существует излом, контролируемый ионогенной группой с равным 4, что может соответствовать карбоксилат-иону.

Скорость гидролиза аспирина примерно в 50 раз выше скорости гидролиза его /ш/ш-изомера. Это наводит на мысль о том, что карбоксильная группа в орто-положении должна прини

мать непосредственное участие в гидролизе [4], выполняя функции общего основания или нуклеофила. С использованием изотопа Н2180 недавно было показано, что реализуется общеосновной механизм гидролиза:

о

СгСНз _Г)Г +СН3С02Н (10.4)

Гидролиз а

страница 91
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127

Скачать книгу "Биоорганическая химия ферментативного катализа" (2.87Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
фундаментный блок фбс 24 6 6
Самое выгодное предложение в KNS - смартфоны Сони - 3 минуты пешком от метро Дубровка, есть стоянка для авто.
овальная бетонная лавка
дипломная работа на тему мусорная урна

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(23.05.2017)