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tioéster

Estructura general de un tioéster, donde R y R' son grupos organilo , o H en el caso de R.

En química orgánica , los tioésteres son compuestos organosulfurados con la estructura molecular R-C(=O)-S-R' . Son análogos a los ésteres de carboxilato ( R-C(=O)-O-R' ) con el azufre en el tioéster reemplazando al oxígeno en el éster de carboxilato, como lo implica el prefijo tio- . Son el producto de la esterificación de un ácido carboxílico ( R-C(=O)-O-H ) con un tiol ( R'-S-H ). En bioquímica , los tioésteres más conocidos son derivados de la coenzima A , por ejemplo, acetil-CoA . [1] R y R' representan grupos organilo , o H en el caso de R.

Síntesis

Una ruta hacia los tioésteres implica la reacción de un cloruro de ácido con una sal de metal alcalino de un tiol: [1]

RSNa + R'COCl → R'COSR + NaCl

Otra ruta común implica el desplazamiento de los haluros por la sal de metal alcalino de un ácido tiocarboxílico . Por ejemplo, los ésteres de tioacetato se preparan comúnmente mediante alquilación de tioacetato de potasio : [1]

CH 3 COSK + RX → CH 3 COSR + KX

Rara vez se practica la alquilación análoga de una sal de acetato. La alquilación se puede realizar utilizando bases de Mannich y el ácido tiocarboxílico:

CH 3 COSH + R'_ 2 NCH 2 OH → CH 3 COSCH 2 NR'_ 2 + H 2 O

Los tioésteres se pueden preparar mediante condensación de tioles y ácidos carboxílicos en presencia de agentes deshidratantes : [2] [3]

RSH + R'CO 2 H → RSC(O)R' + H 2 O

Un agente deshidratante típico es el DCC . [4] También se han informado esfuerzos para mejorar la sostenibilidad de la síntesis de tioéster utilizando un reactivo de acoplamiento más seguro T3P y un disolvente más ecológico ciclopentanona . [5] Los anhídridos de ácido y algunas lactonas también producen tioésteres tras el tratamiento con tioles en presencia de una base.

Los tioésteres pueden prepararse convenientemente a partir de alcoholes mediante la reacción de Mitsunobu , utilizando ácido tioacético . [6]

También surgen mediante la carbonilación de alquinos y alquenos en presencia de tioles. [7]

Reacciones

Los tioésteres se hidrolizan a tioles y ácido carboxílico:

RC(O)SR' + H 2 O → RCO 2 H + RSH

El centro carbonilo de los tioésteres es más reactivo con las aminas que con los nucleófilos de oxígeno, dando amidas :

Formación de amidas a partir de tioésteres.

Esta reacción se aprovecha en la ligación química nativa , un protocolo para la síntesis de péptidos . [8]

En una reacción relacionada, los tioésteres se pueden convertir en ésteres. [9] Los ésteres de tioacetato también se pueden escindir con metanotiol en presencia de una base estequiométrica, como se ilustra en la preparación de pent-4-ino-1-tiol: [10]

H 3 C (CH 2 ) 3 OM + KSAc → H 3 C (CH 2 ) 3 SAc + KOM
H 3 C (CH 2 ) 3 SAc + HSMe → H 3 C (CH 2 ) 3 SH + MeSAc

Una reacción exclusiva de los tioésteres es el acoplamiento de Fukuyama , en el que el tioéster se acopla con un haluro de organozinc mediante un catalizador de paladio para dar una cetona.

Acoplamiento Fukuyama
Los tioésteres son componentes del método de ligadura química nativa para la síntesis de péptidos.

Bioquímica

Estructura de la acetil coenzima A , un tioéster que es un intermediario clave en la biosíntesis de muchas biomoléculas.

Los tioésteres son intermediarios comunes en muchas reacciones biosintéticas, incluida la formación y degradación de ácidos grasos y mevalonato , precursor de los esteroides. Los ejemplos incluyen malonil-CoA , acetoacetil-CoA , propionil-CoA , cinamoil-CoA y tioésteres de proteína portadora de acilo (ACP). La acetogénesis se produce mediante la formación de acetil-CoA . La biosíntesis de la lignina , que constituye una gran fracción de la biomasa terrestre de la Tierra, se realiza a través de un derivado tioéster del ácido cafeico . [11] Estos tioésteres surgen de manera análoga a los preparados sintéticamente, con la diferencia de que el agente deshidratante es ATP. Además, los tioésteres desempeñan un papel importante en el etiquetado de proteínas con ubiquitina , que marca la proteína para su degradación.

La oxidación del átomo de azufre en los tioésteres ( tiolactonas ) se postula en la bioactivación de los profármacos antitrombóticos ticlopidina , clopidogrel y prasugrel . [12] [13]

Los tioésteres y el origen de la vida.

Como se postula en un "Mundo de Tioésteres", los tioésteres son posibles precursores de la vida. [14] Como explica Christian de Duve :

Es revelador que los tioésteres son intermediarios obligatorios en varios procesos clave en los que se utiliza o regenera ATP . Los tioésteres participan en la síntesis de todos los ésteres , incluidos los que se encuentran en los lípidos complejos . También participan en la síntesis de otros componentes celulares, incluidos péptidos , ácidos grasos , esteroles , terpenos , porfirinas y otros. Además, los tioésteres se forman como intermediarios clave en varios procesos particularmente antiguos que resultan en el ensamblaje de ATP. En ambos casos, el tioéster está más cerca que el ATP del proceso que utiliza o produce energía. En otras palabras, los tioésteres podrían haber desempeñado el papel del ATP en un "mundo de tioésteres" inicialmente desprovisto de ATP. Con el tiempo, [estos] tioésteres podrían haber servido para dar paso al ATP a través de su capacidad para apoyar la formación de enlaces entre grupos fosfato .

Sin embargo, debido al alto cambio de energía libre de la hidrólisis del tioéster y, en consecuencia, a sus bajas constantes de equilibrio, es poco probable que estos compuestos se hayan acumulado abióticamente en un grado significativo, especialmente en condiciones de respiraderos hidrotermales. [15]

Tionoésteres

Estructura general de un tionoéster, donde R y R' son grupos organilo , o H en el caso de R
Fórmula esquelética del tionobenzoato de metilo.

Los tionoésteres son isoméricos con los tioésteres. En un tionoéster, el azufre reemplaza al oxígeno del carbonilo en un éster. El tionobenzoato de metilo es C 6 H 5 C (S) OCH 3 . Estos compuestos se preparan normalmente mediante la reacción del cloruro de tioacilo con un alcohol. [dieciséis]

También se pueden preparar mediante la reacción del reactivo de Lawesson con ésteres o tratando las sales Pinner con sulfuro de hidrógeno. Como alternativa, se pueden preparar diversos tionoésteres mediante la transesterificación de un metil tionoéster existente con un alcohol en condiciones catalizadas por una base. [17]

Los xantatos [18] y las tioamidas [19] se pueden transformar en tionoésteres en condiciones de acoplamiento cruzado catalizadas por metales.

Ver también

Referencias

  1. ^ abc Matthys J. Janssen "Ácidos y ésteres carboxílicos" en Química de grupos funcionales de PATAI: ácidos y ésteres carboxílicos, Saul Patai, Ed. John Wiley, 1969, Nueva York: págs. 705–764. doi :10.1002/9780470771099.ch15
  2. ^ Fujiwara, S.; Kambe, N. (2005). "Ésteres de ácidos tio, seleno y telurocarboxílico". Temas de la química actual . vol. 251. Berlín / Heidelberg: Springer. págs. 87-140. doi :10.1007/b101007. ISBN 978-3-540-23012-0.
  3. ^ "Síntesis de tioésteres". Portal de Química Orgánica.
  4. ^ Mori, Y.; Seki, M. (2007). "Síntesis de cetonas multifuncionalizadas mediante la reacción de acoplamiento de Fukuyama catalizada por el catalizador de Pearlman: preparación de 6-oxotridecanoato de etilo". Síntesis orgánicas . 84 : 285; Volúmenes recopilados , vol. 11, pág. 281.
  5. ^ Jordania, Andrés; Sneddon, Helen F. (2019). "Desarrollo de una guía de selección de disolvente-reactivo para la formación de tioésteres". Química verde . 21 (8): 1900-1906. doi :10.1039/C9GC00355J. S2CID  107391323.
  6. ^ Volante, R. (1981). "Un método nuevo y altamente eficaz para la conversión de alcoholes en tiolésteres y tioles". Letras de tetraedro . 22 (33): 3119–3122. doi :10.1016/S0040-4039(01)81842-6.
  7. ^ Bertleff, W.; Roeper, M.; Sava, X. "Carbonilación". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.a05_217.pub2. ISBN 978-3527306732.
  8. ^ McGrath, NA; Raines, RT (2011). "Quimioselectividad en biología química: reacciones de transferencia de acilo con azufre y selenio". Acc. Química. Res . 44 (9): 752–761. doi :10.1021/ar200081s. PMC 3242736 . PMID  21639109. 
  9. ^ Wan Kit Chan; S. Masamune; Gary O. Spessard (1983). "Preparación de O-ésteres a partir de los correspondientes ésteres de tiol: ciclohexanocarboxilato de terc-butilo". Síntesis orgánicas . 61 : 48. doi : 10.15227/orgsyn.061.0048.
  10. ^ Mateo Minozzi; Daniele Nanni; Piero Spagnolo (2008). "4-pentino-1-tiol". eEROS . doi : 10.1002/047084289X.rn00855. ISBN 978-0-471-93623-7.
  11. ^ Lehninger, AL; Nelson, DL; Cox, MM (2000). Principios de bioquímica (3ª ed.). Nueva York: vale la pena publicar. ISBN 1-57259-153-6.
  12. ^ Mansuy, D.; Dansette, PM (2011). "Ácidos sulfénicos como intermediarios reactivos en el metabolismo xenobiótico". Archivos de Bioquímica y Biofísica . 507 (1): 174–185. doi :10.1016/j.abb.2010.09.015. PMID  20869346.
  13. ^ Dansette, PM; Rosi, J.; Debernardi, J.; Berto, G.; Mansuy, D. (2012). "Activación metabólica de prasugrel: naturaleza de las dos vías competitivas que resultan en la apertura de su anillo de tiofeno". Investigación Química en Toxicología . 25 (5): 1058-1065. doi :10.1021/tx3000279. PMID  22482514.
  14. ^ de Duve, C. (1995). "Los inicios de la vida en la Tierra". Científico americano . 83 (5): 428–437.
  15. ^ Chandru, Kuhan; Gilbert, Alexis; Butch, Cristóbal; Aono, Masashi; Cleaves, Henderson James II (21 de julio de 2016). "La química abiótica de los derivados de acetato tiolado y el origen de la vida". Informes científicos . 6 (29883): 29883. Código bibliográfico : 2016NatSR...629883C. doi :10.1038/srep29883. PMC 4956751 . PMID  27443234. 
  16. ^ Cremlyn, RJ (1996). Introducción a la química de organosulfuros . Chichester: John Wiley e hijos. ISBN 0-471-95512-4.
  17. ^ Newton, Josías J.; Britton, Robert; Friesen, Chadron M. (4 de octubre de 2018). "Transesterificación de tionoésteres catalizada por bases". La Revista de Química Orgánica . 83 (20): 12784–12792. doi :10.1021/acs.joc.8b02260. PMID  30235418. S2CID  52309850.
  18. ^ Monteith, John J.; Scotchburn, Katerina; Molinos, L. Reginald; Rousseaux, Sophie AL (2022). "Síntesis catalizada por Ni de derivados del ácido tiocarboxílico". Cartas Orgánicas . 24 (2): 619–624. doi : 10.1021/acs.orglett.1c04074. PMID  34978834. S2CID  245669904.
  19. ^ Liu, Yinbo; Mo, Xiaofeng; Majeed, Irfan; Zhang, Mei; Wang, Hui; Zeng, Zhuo (2022). "Un enfoque eficaz y sencillo para acceder a los tionoésteres mediante la escisión de tioamidas C-N catalizada por paladio". Química Orgánica y Biomolecular . 20 (7): 1532-1537. doi :10.1039/d1ob02349g. ISSN  1477-0520. PMID  35129563. S2CID  246418140.