Химия протеолиза - Антонов В.К.
Скачать (прямая ссылка):
оД 2
AcPhe-GlyNH? -0,8 3,3 7,93 5,4 [1412]
AcPhe-AlaMH2 -0,91 3,3 8,2 5,8 [1412]
AcPhe-TyrOEt -0,05 3,3 7,5 5,84 [1413]
Gly-Gly -4,3 2,35 9,78 3,9 [1414]
AcPhe-OMe -6,0 3,3 - 1 ,2 [1415]
ch3co-och2ch3 -4,72 4,75 - 1,6 [1416]
ния вокруг связи С-W и данные по присоединению нуклеофилов к кетонам И 418] с соответствующими поправками на индуктивные и резонансные эффекты заместителей. Полученные значения показывают, что основной вклад в свободную энергию присоединения нуклеофила вносит изменение резонансной стабилизации (табл.23).
Таблица 23. Изменения свободной энергии присоединения нуклеофила (дС1) и свободной энергии резонансной стабилизации
амидов (ДG2) [ 1417 ]
Амид Нуклеофил K1 M 1 &G1, д g2,
ккал/моль ккал/моль
HC0NHCH3 сн3он 2,2 103 -4,6 22,0
сн3сош(сн3)2 CHgOH 1 ,2 0,11 18,7
II CF3CH20H 3,8 10-2 1,96 18,7
fl CcHcOH 1 ,7 10-2 2,44 18,7
И C2H5SH 60 -2,45 18,7
HC0N(CH3)2 CH30H 2,2 103 -4,6 21 ,0
c6h5con(ch3)2 CHgOH 6,0 10-3 3,07 15,8
HCOMHC H MH(CH3)2 4,9 107 -10,6 17,7
0 D
Приведенные в табл.23 величины, конечно, нельзя сопоставлять со значениями aGh из табл.22, поскольку в этом случае рассматривается лишь часть общего процесса, включающая только образование, но не распад промежуточного продукта присоединения нуклеофила к карбонильному атому углерода:
ОН
О
R-I-NHR1 + НХ
R-C-NHR
Этот промежуточный продукт обычно называют тетраэдрическим промежуточным
соединением, и о нем подробно будет говориться в разделе 3.3.2.
Калориметрические исследования гидролиза пептидной связи [1419-1422] показали, что реакция сопровождается относительно небольшим отрицательным тепловым эффектом. Этот эффект тем больше, чем выше рК образующихся продуктов гидролиза. Так, для гидролиза BzTyr-GlyNH? по связи Tyr-Gly составляет -1,55 ккал/моль, а для гидролиза BzTyrNH2 имеет значение -5,84 ккал/моль.
Поскольку ионизация образующегося амина сопровождается сильным отрицательным изменением энтальпии (-12,4 ккал/моль [1423]), реакция гидролиза соответственно характеризуется поглощением тепла, тем большим, чем меньше рКа отщепляемого амина.
Оценка изменения энтропии для двух приведенных выше соединений дает значения соответственно -5 и -12,5 э.е. При ионизации аминогруппы изменение энтропии близко к нулю, тогда как ионизация карбоксильной группы дает л5'°м-22 э.е. Таким образом, собственно процесс расщепления амидной связи характеризуется положительным изменением энтропии порядка 10-15 э.е.
Положение равновесия в системе сильно смещается в сторону синтеза при изменении полярности среды (рис.29) [1408,1424].
3.2. Кинетика
Положение равновесия в системе
К
RC0NHR1 + Н,0 RC00H + R1NH„
2 ft 2 s
достигается очень медленно. Прямое определение скорости гидролиза пептидной связи при нейтральном pH и комнатной температуре [1425] дало значение константы скорости псевдопервого порядка 3-10-9 с-1 (т /? 7 лет), а та же константа для N-метилацетамида, полученная экстраполяцией данных, щелочного гидролиза к нулевой концентрации ионов ОН- оказалась всего лишь 3,5-10“13 с-1 [1426].
В реальных условиях скорости гидролиза амидов существенно выше, поскольку при любых значениях pH в водном растворе присутствуют ионы ОН- и Н30+, катализирующие реакцию гидролиза. Таким образом, наблюдаемая в эксперименте константа скорости гидролиза (ft') является величиной эффективной и складывается по крайней мере из трех, величин, характеризующих скорости катализируемого водой гидролиза (ftg 0). гидролиза, катализируемого гидроксил-ионом
(ftQH) и ионом гидроксония (ftg):
*' = \о + йон[0Н_] +VH30+]-
к
С//о
РИС.29. Изменение относительной константы равновесия синтеза-гидролиза цропионамида в зависимости от концентрации М-цропанола в воде Построено по данным [1408]
В определенных интервалах. pH, где можно пренебречь концентрацией гидрок-сил-ионйв или ионов гидроксония, уравнение (8) редуцируется до уравнений (9) и (10):
Ъ’ =.&н^0 + *он[0Н ]* ^
=4o + ftH[H30+]- <10>
Эти уравнения описывают соответственно щелочной и кислотный гидролиз или, точнее, гидролиз, промотируемый ионом ОН- и катализируемый ионом гидроксония. Чтобы получить константы &н 0. &он и fejj, строят зависимости
наблюдаемой константы скорости от концентрации ОН-- или Н30+-ионов (рис. 30). Пересечение получающихся прямых с осью ординат дает значение fejj 0. а наклон - kQn (или k^).
