7.21: Reacciones de Eliminación Biológica
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Objetivo de aprendizaje
- discutir reacciones enzimáticas de eliminación de histidina
Reacciones enzimáticas E1 y E2
Si bien la mayoría de las reacciones bioquímicas de b-eliminación son del tipo E1cb, se conocen algunas reacciones enzimáticas E2 y E1. Al igual que los mecanismos enzimáticos de sustitución S N 2 y S N 1 discutidos en los capítulos 8 y 9, los modelos E2 y E1 representan dos posibles extremos mecanicistas, y las reacciones de eliminación enzimática reales pueden caer en algún punto intermedio. En una eliminación híbrida E1/E2, por ejemplo, la escisión del enlace C β -X puede estar bastante avanzada (pero no completa) antes de que tenga lugar la abstracción de protones; esto conduciría a la acumulación de carga positiva parcial transitoria en C β, pero a no se formaría intermedio de carbocatión discreto. La medida en que se acumula la carga positiva parcial determina si nos referimos al mecanismo como “similar a E1” o “similar a E2”.
Una reacción en la ruta biosintética de histidina proporciona un buen ejemplo de una etapa de eliminación biológica similar a E1 (estamos buscando específicamente aquí en la primera etapa de formación de enol en la reacción a continuación; la segunda etapa es simplemente una tautomerización del enol al producto de cetona.
Observe en este mecanismo que una eliminación de E1cb no es posible; no hay un grupo aceptor de electrones (como un carbonilo) para estabilizar el intermedio carbanión que se formaría si el protón se abstrayera primero. Sin embargo, existe un grupo donador de electrones (el par solitario sobre un nitrógeno) que puede estabilizar un intermedio cargado positivamente que se forma cuando sale el agua.
Otro buen ejemplo de una reacción biológica similar a E1 es la eliminación del fosfato en la formación de 5-enolpirudilshikimato-3-fosfato (EPSP), un intermedio en la síntesis de aminoácidos aromáticos.
La evidencia experimental indica que la carga positiva significativa probablemente se acumula en C β del compuesto de partida, lo que implica que la escisión del enlace C-O se adelanta antes de que ocurra la abstracción de protones (observe los paralelos a la eliminación de Cope en la sección anterior):
El siguiente paso en la ruta de biosíntesis de ácidos aromáticos es también una eliminación, esta vez una eliminación 1,6-conjugada en lugar de una simple beta-eliminación.
Para este paso se ha propuesto un mecanismo similar a E1 (como se ilustra anteriormente), pero otras evidencias sugieren que puede estar involucrado un mecanismo de radicales libres.
Mientras que la mayoría de las reacciones E1 y E2 implican abstracción de protones, las eliminaciones también pueden incorporar una etapa de descarboxilación.
El difosfato de isopentenilo, el 'bloque de construcción' para todos los compuestos isoprenoides, se forma a partir de una reacción de descarboxilación-eliminación.
El fenilpiruvato, precursor en la biosíntesis de fenilalanina, resulta de una descarboxilación-eliminación conjugada de 1,6.
