11: Reacciones de sustitución de acilo nucleofílico

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11.1: Preludio a las reacciones de sustitución nucleofílica de acilo
Comprender la reactividad de los grupos derivados de ácido carboxílico nos permitirá apreciar por qué la penicilina es tan propensa a la degradación, y por qué -muy significativamente para todos nosotros- la era de no tener que preocuparse por las infecciones bacterianas puede estar cerca de su fin, ya que especies bacterianas tóxicas comunes como Staphylococcus desarrollan una resistencia cada vez más robusta a los antibióticos.
11.2: Derivados de ácido carboxílico
Los grupos funcionales en el corazón de este capítulo se denominan derivados de ácido carboxílico: incluyen los propios ácidos carboxílicos, carboxilatos (ácidos carboxílicos desprotonados), amidas, ésteres, tioésteres y acilfosfatos.
11.3: El Mecanismo de Sustitución Nucleofílica de Acilo
El hecho de que uno de los átomos adyacentes al carbono carbonilo en los derivados de ácido carboxílico sea un heteroátomo electronegativo —más que un carbono como en las cetonas o un hidrógeno como en los aldehídos— es crítico para comprender la reactividad de los derivados de ácido carboxílico.
11.4: Acil-fosfatos
Los fosfatos de acilo, debido a que son tan reactivos hacia las sustituciones de acilo, generalmente se ven como intermedios de reacción en lugar de metabolitos estables en las vías bioquímicas. Los fosfatos de acilo suelen tomar una de dos formas: un monofosfato de acilo simple o monofosfato de acil-adenosina.
11.4: La reactividad relativa de los derivados de ácido carboxílico
En los derivados de ácido carboxílico, la carga positiva parcial sobre el carbono carbonilo se estabiliza por donación de electrones a partir de electrones no ligantes en el heteroátomo adyacente, lo que tiene el efecto de disminuir la electrofilicidad.
11.6: Acil-fosfatos
Los tioésteres, que en sí mismos son bastante reactivos en las reacciones de sustitución de acilo (pero menos que los fosfatos de acilo), juegan un papel crucial en el metabolismo de los ácidos grasos El 'grupo acilo X' en un tioéster es un tiol.
11.7: Hidrólisis de Tioésteres, Ésteres y Amidas
Hasta el momento hemos estado analizando la formación de tioésteres, ésteres carboxílicos y amidas, a partir de carboxilatos. En las reacciones de sustitución de acilo hidrolíticas, el agua nucleofílica es el nucleófilo entrante y un grupo carboxilato es el producto final. Debido a que los carboxilatos son los menos reactivos entre los derivados de ácido carboxílico, estas reacciones de hidrólisis son termodinámicamente favorables, siendo la hidrólisis tioéster la más favorable de las tres.
11.8: Síntesis de Proteínas en el Ribosoma
Echemos un vistazo a la química detrás de la formación de un nuevo enlace peptídico entre los dos primeros aminoácidos -que llamaremos aa-1 y aa-2- en una molécula proteica en crecimiento. Este proceso tiene lugar sobre el ribosoma, que es esencialmente una gran 'fábrica' bioquímica en la célula, compuesta por muchas enzimas y moléculas de ARN, y dedicada al ensamblaje de proteínas.
11.9: Sustitución Nucleofílica en Amidas y Carbamidas Activadas
Al discutir las reacciones de sustitución de acilo nucleofílicos de fosfatos de acilo, tioésteres, ésteres y amidas, hemos visto muchas ligeras variaciones sobre un tema mecanicista general. Veamos ahora una reacción que se puede considerar como un 'primo' de la sustitución de acilo nucleofílico, una que sigue el mismo patrón general pero difiere en varios detalles.
11.E: Reacciones de Sustitución Nucleofílica de Acilo (Ejercicios)
11.S: Reacciones de Sustitución de Acilo Nucleofílico (Resumen)
11.10: Reacciones de Sustitución Nucleofílica de Acilo en Laboratorio
Todas las reacciones biológicas de sustitución de acilo nucleofílico que hemos visto hasta ahora tienen contrapartes en síntesis orgánica de laboratorio. Mecanísticamente, una de las mayores diferencias entre la versión biológica y la de laboratorio es que las reacciones de laboratorio generalmente se ejecutan con un ácido o base fuerte como catalizador, mientras que las reacciones biológicas, por supuesto, tienen lugar a pH fisiológico.
11.11: Una mirada al futuro - Reacciones de sustitución de acilo con un nucleófilo de ion carbanión o hidruro
Si bien hemos visto muchos tipos diferentes de sustituciones de acilo nucleofílico en este capítulo, aún no hemos encontrado una reacción en la que el nucleófilo entrante sea un carbanión o un hidruro. Recordemos que en el capítulo anterior sobre aldehídos y cetonas, también pospusimos la discusión de las reacciones de adición de carbonilo nucleófilo en las que un carbanión o un hidruro es el nucleófilo.