En química , la hidroxilación puede referirse a:
La incorporación de grupos hidroxilo en compuestos orgánicos puede verse afectada por diversos catalizadores metálicos. Muchos de estos catalizadores son biomiméticos, es decir, están inspirados en enzimas como el citocromo P450 o están pensados para imitarlas. [2]
Mientras que muchas hidroxilaciones insertan átomos de O en enlaces C−H , algunas reacciones añaden grupos OH a sustratos insaturados. La dihidroxilación de Sharpless es una de esas reacciones: convierte alquenos en dioles . Los grupos hidroxi son proporcionados por peróxido de hidrógeno , que se añade a través del doble enlace de los alquenos . [3]
En bioquímica , las reacciones de hidroxilación suelen ser facilitadas por enzimas llamadas hidroxilasas . Un enlace C−H se convierte en un alcohol mediante la inserción de un átomo de oxígeno en un enlace C−H . Las estequiometrías típicas para la hidroxilación de un hidrocarburo genérico son las siguientes:
Dado que el O2 en sí es un agente hidroxilante lento y no selectivo, se requieren catalizadores para acelerar el ritmo del proceso e introducir selectividad. [4]
La hidroxilación es a menudo el primer paso en la degradación de compuestos orgánicos en el aire. La hidroxilación es importante en la desintoxicación, ya que convierte los compuestos lipofílicos en productos solubles en agua ( hidrofílicos ) que se eliminan más fácilmente por los riñones o el hígado y se excretan . Algunos fármacos (por ejemplo, los esteroides ) se activan o desactivan mediante hidroxilación. [5]
El principal agente de hidroxilación en la naturaleza es el citocromo P-450 , del que se conocen cientos de variaciones. Otros agentes hidroxilantes incluyen flavinas, hidroxilasas dependientes de alfa-cetoglutarato (dioxigenasas dependientes de 2-oxoglutarato) y algunas hidroxilasas de dihierro. [6]
La hidroxilación de las proteínas ocurre como una modificación postraduccional y es catalizada por dioxigenasas dependientes de 2-oxoglutarato. [7] Cuando las moléculas se hidroxilan, se vuelven más solubles en agua, lo que afecta su estructura y función. Puede tener lugar en varios aminoácidos, como lisina, asparagina, aspartato e histidina, pero el residuo de aminoácido hidroxilado con mayor frecuencia en las proteínas humanas es la prolina . Esto se debe al hecho de que el colágeno constituye alrededor del 25-35% de la proteína en nuestros cuerpos y contiene una hidroxiprolina en casi cada tercer residuo en su secuencia de aminoácidos. El colágeno consta de residuos de 3-hidroxiprolina y 4-hidroxiprolina. [8] La hidroxilación ocurre en el átomo γ-C, formando hidroxiprolina (Hyp), que estabiliza la estructura secundaria del colágeno debido a los fuertes efectos electronegativos del oxígeno. [9] La hidroxilación de la prolina también es un componente vital de la respuesta a la hipoxia a través de factores inducibles por hipoxia . En algunos casos, la prolina puede hidroxilarse en su átomo β-C. La lisina también puede hidroxilarse en su átomo δ-C, formando hidroxilisina (Hyl). [10]
Estas tres reacciones son catalizadas por enzimas muy grandes, de múltiples subunidades , prolil 4-hidroxilasa , prolil 3-hidroxilasa y lisil 5-hidroxilasa , respectivamente. Estas reacciones requieren hierro (así como oxígeno molecular y α-cetoglutarato ) para llevar a cabo la oxidación, y utilizan ácido ascórbico (vitamina C) para devolver el hierro a su estado reducido. La privación de ascorbato conduce a deficiencias en la hidroxilación de prolina, lo que conduce a un colágeno menos estable, que puede manifestarse como la enfermedad del escorbuto . Dado que los cítricos son ricos en vitamina C, a los marineros británicos se les daban limas para combatir el escorbuto en los largos viajes oceánicos; por lo tanto, se los llamaba " limeys ". [11]
Varias proteínas endógenas contienen residuos de hidroxifenilalanina e hidroxitirosina. Estos residuos se forman debido a la hidroxilación de la fenilalanina y la tirosina, un proceso en el que la hidroxilación convierte los residuos de fenilalanina en residuos de tirosina. Esto es muy importante en los organismos vivos para ayudarlos a controlar las cantidades excesivas de residuos de fenilalanina. [8] La hidroxilación de los residuos de tirosina también es muy vital en los organismos vivos porque la hidroxilación en C-3 de la tirosina crea 3,4-dihidroxifenilalanina (DOPA), que es un precursor de las hormonas y puede convertirse en dopamina.
