En química orgánica , los tioésteres son compuestos organosulfurados con la estructura molecular R−C(=O)−S−R' . Son análogos a los ésteres carboxilato ( R−C(=O)−O−R' ) con el azufre en el tioéster reemplazando al oxígeno en el éster 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.
Una ruta para obtener tioésteres implica la reacción de un cloruro de ácido con una sal de metal alcalino de un tiol: [1]
Otra vía común implica el desplazamiento de 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]
La alquilación análoga de una sal de acetato rara vez se practica. La alquilación puede llevarse a cabo utilizando bases de Mannich y el ácido tiocarboxílico:
Los tioésteres se pueden preparar mediante condensación de tioles y ácidos carboxílicos en presencia de agentes deshidratantes : [2] [3]
Un agente de deshidratación típico es el DCC . [4] También se han informado esfuerzos para mejorar la sostenibilidad de la síntesis de tioésteres utilizando el reactivo de acoplamiento más seguro T3P y el solvente más ecológico ciclopentanona . [5] Los anhídridos de ácido y algunas lactonas también dan tioésteres tras el tratamiento con tioles en presencia de una base.
Los tioésteres se pueden preparar convenientemente a partir de alcoholes mediante la reacción de Mitsunobu , usando ácido tioacético . [6]
También surgen a través de la carbonilación de alquinos y alquenos en presencia de tioles. [7]
Los tioésteres se hidrolizan a tioles y al ácido carboxílico:
El centro carbonilo en los tioésteres es más reactivo hacia las aminas que los nucleófilos de oxígeno, dando lugar a las amidas :
Esta reacción se aprovecha en la ligadura 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]
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.
Los tioésteres son intermediarios comunes en muchas reacciones biosintéticas, incluyendo la formación y degradación de ácidos grasos y mevalonato , precursor de esteroides. Los ejemplos incluyen malonil-CoA , acetoacetil-CoA , propionil-CoA , cinamoil-CoA y tioésteres de proteína transportadora de acilo (ACP). La acetogénesis procede a través de la formación de acetil-CoA . La biosíntesis de lignina , que comprende una gran fracción de la biomasa terrestre de la Tierra, procede a través de un derivado tioéster del ácido cafeico . [11] Estos tioésteres surgen de forma análoga a los preparados sintéticamente, la diferencia es que el agente deshidratante es ATP. Además, los tioésteres juegan un papel importante en el marcado de proteínas con ubiquitina , que marca la proteína para su degradación.
Se postula que la oxidación del átomo de azufre en los tioésteres ( tiolactonas ) participa en la bioactivación de los profármacos antitrombóticos ticlopidina , clopidogrel y prasugrel . [12] [13]
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 sean intermediarios obligatorios en varios procesos clave en los que se utiliza o se regenera el 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 varios otros componentes celulares, incluidos los péptidos , los ácidos grasos , los esteroles , los terpenos , las porfirinas y otros. Además, los tioésteres se forman como intermediarios clave en varios procesos particularmente antiguos que dan como resultado 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 realmente el papel del ATP en un "mundo de tioésteres" inicialmente desprovisto de ATP. Finalmente, [estos] tioésteres podrían haber servido para marcar el comienzo del ATP a través de su capacidad para apoyar la formación de enlaces entre grupos de fosfato .
Sin embargo, debido al alto cambio de energía libre de la hidrólisis del tioéster y en consecuencia sus bajas constantes de equilibrio, es poco probable que estos compuestos se hayan podido acumular abióticamente en un grado significativo, especialmente en condiciones de ventilación hidrotermal. [15]
Los tionoésteres son isoméricos con los tioésteres. En un tionoéster, el azufre reemplaza al oxígeno carbonílico en un éster. El tionobenzoato de metilo es C 6 H 5 C(S)OCH 3 . Estos compuestos se preparan típicamente mediante la reacción del cloruro de tioacilo con un alcohol. [16]
También se pueden preparar mediante la reacción del reactivo de Lawesson con ésteres o tratando sales de Pinner con sulfuro de hidrógeno .
Se pueden preparar diversos tionoésteres mediante la transesterificación de un metil tionoéster existente con un alcohol en condiciones catalizadas por bases. [17]
Los xantatos [18] y las tioamidas [19] pueden transformarse en tionoésteres en condiciones de acoplamiento cruzado catalizado por metales.