Химия протеолиза - Антонов В.К.
Скачать (прямая ссылка):
вием гидроксил-иона.
Значительные ускорения наблюдались в комплексах двухвалентных металлов типа (XXIII) [1553,15661 и других комплексах металлов с хелатирующими агентами [1567-1569]:
XXII
ОЕ^
М
о=С\ /
о
В этой реакции дипиптид гидролизуется в Ю10 раз быстрее, чем под дейст
О
II
С
HI п
^___1 1
XXIII
Расщепление лактамного цикла в (XXIII) в присутствии Сиг+ ускорялось в
1,6-106, а в присутствии Zn2+ - в 1,9-105 раз по сравнению со скоростью в отсутствии ионов металлов.
Следует отметить, что в отличие от сложных эфиров в случае амидов каталитический эффект некоординированных ионов металлов обычно бывает неболь^ шим. Так, гидролиз глицинамида в присутствии 0,02 М Си2+ лишь в 20 раз быстрее, чем спонтанная реакция t1570], несмотря на то, что медь эффективнее связывается глицинамидом, чем соответствующим эфиром. Это объясняется прочным связыванием в основном состоянии в отсутствие стабилизации переходного состояния реакции, что должно приводить к понижению, а не повйпению скорости.
3.4.7. Катализ имидазолом
Имидазол и содержащая эту группу аминокислота - гистидин - являются уникальными кислотно-основными катализаторами, поскольку в физиологических условиях (pH 7) они существуют как в форме кислоты, так и основания:
r=i gzu m
HN^N ^ HN:^NH
Поэтому имидазол может функционировать в качестве общего основного или общего кислотного катализатора. Кроме того, нуклеофильность имидазольного N-атома достаточно велика, чтобы он мог атаковать атом углерода карбонильной группы, выступая в качестве нуклеофильного катализатора.
Типичным примером общего основного катализа имидазолом является реакция гидролиза ацетилимидазола в имидазоловом буфере. Как оказалось [15711, скорость этой реакции увеличивается при увеличении концентрации буфера при постоянном значении pH. Этот результат нельзя объяснить присоединением ими-дазола к карбонильной группе, поскольку в этом случае распад тетраэдрического соединения
О”
<”] nn—и
будет приводить к регенерации ацетилимидазола.
Очевидно, что имидазол способствует отщеплению протона от молекулы воды:
«Г>Н.—О^С—HN.©Jm + НС—А—
Н СН3 СН3
Однако катализируемый имидазолом гидролиз n-нитрофенилацетата происходит, в основном, по механизму нуклеофильного катализа И 572-15741- Это следует из спектрофотометрических наблюдений и непосредственного выделения промежуточного соединения - ацетилимидазола t15751:
сн3
НСЪ^ЬНО, + Jt
а ^ г а
с\
Н20, бысттро.
CHgCOOH
Тип катализа имидазолом зависит от характера уходящей группы. Соединения, содержащие слабоосновные ("хорошие”) уходящие группы, гидролизуются в присутствии имидазола в основном по механизму нуклеофильного катализа. В случае сильноосновных уходящих групп реализуется общий основной катализ имида-
золом и общий кислотный катализ имидазолий-ионом.
Катализ непротонированными формами замещенных имидазолов подчиняется линейному соотношению Бренстеда t15761:
lgfe = 0,8рКа - 4,3.
Однако низкоосновные имидазолы (например, 4-нитроимидазол, рК& 1,5) выпадают из такой корреляции. Это связано с тем, что низкоосновные имидазолы при щелочных значениях pH частично находятся в анионной форме:
R—------ Ка R-p---1 R- Н, рГ 14,6 [15771,
HN.Jl ' * R= N02, pKa 9,1 [15761.
Известны примеры [15781, когда имидазол одновременно функционирует в качестве как нуклеофильного, так и общего основного катализатора. Например, гидролиз крезилацетата описывается уравнением, содержащим член, пропорциональный квадрату концентрации имидазола. При этом кинетический изотопный эффект реакции равен 2,2. Это объясняется механизмом [15791:
й
СН,—С—О—<( ))—сн.
л
I!-N-гН . N^NH
Общее выражение для скорости катализируемого имидазолом гидролиза эфиров
9. В.К. Антонов
Lq><im
“ИС-38. Зависимость скорости гидролиза ёфиров, катализируемого имидазолом, от скорости щелочнето гидролиза (|а=1,0;
25°С) [1580]
I- реакции нуклеофильного замещения ацетатов: .11- общий основной катализ гидролиза ацетатов; III- общий основной катализ гидролиза метиловых и етиловых ефи-ров. В случае трифторетилацетата скорость гидролиза измерялась в присутствии N-^метили ллдазола
1 - (СН3С0)г0; 2- CH3C00C6H3(N02)2-2,4;
3- CHgGOOGgHj-; 4- СН СООС Н NO 5- CHgCON (Me)0C0CH3; б- СН3С00СбНдС1-тг; 7- СН3С00СбН5; В- СН3С00С6НдСН3-п;
9- СН^С00С,Н ОСН —гг; 10- СН,С00СН„(С„Нс)
о о 4 о О О О
11- CP3CHg0C0CH3;
12- H0NC0CH3;
снзс00сгн5
можно представить следующим образом
[RC0„R’](fe^tlm] + к' tlm] + к [1ш]г + к. Пт ]),
г И оо оо А
где fej, коо характеризуют нуклеофильный и общий основной катализ, а кА
- катализ имидазолил-анионом. Относительный вклад членов к^ и к^о иллюстрируется зависимостью констант скорости реакций, катализируемых имидазолом (lgft ), от скорости щелочного гидролиза (lgfe ) (рис.38).
