Tioéster

En química orgánica, los tioésteres son compuestos organosulfurados con la estructura molecular R−C(=O)−S−R’. Son análogos a los ésteres de carboxilato (R-C(=O)-O-R') con el azufre en el tioéster reemplazando el oxígeno en el éster de carboxilato, como lo implica la tio- prefijo. Son el producto de la esterificación de un ácido carboxílico (R−C(=O)−O−H) con un tiol (R& #39;-S-H). En bioquímica, los tioésteres más conocidos son los derivados de la coenzima A, por ejemplo, el acetil-CoA. El R y R' representan grupos organilo, o H en el caso de R.

Síntesis

La ruta más típica para obtener tioéster implica la reacción de un cloruro de ácido con una sal de metal alcalino de un tiol:

R'COSR + NaCl}}}" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">RSNa+R.COClrestablecimiento restablecimiento R.COSR+NaCl{displaystyle {ce {RSNa + R'COCl] R'COSR + NaCl}}}" aria-hidden="true" class="mwe-math-fallback-image-inline" src="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a612b2472b9f4408b39a1a57d3edfab95a8a0415" style="vertical-align: -0.505ex; width:39.007ex; height:2.676ex;"/>

Otra ruta común implica el desplazamiento de haluros por la sal de metal alcalino de un ácido tiocarboxílico. Por ejemplo, los ésteres de tioacetato se preparan habitualmente mediante alquilación de tioacetato de potasio:

CH3COSR + KX}}}" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">CH3COSK+RXrestablecimiento restablecimiento CH3COSR+KX{displaystyle {ce {cH3COSK + RX - titulada CH3COSR + KX}} CH3COSR + KX}}}" aria-hidden="true" class="mwe-math-fallback-image-inline" src="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/0b791c59f008855c7299d9f95b68ab5c44e0132f" style="vertical-align: -1.005ex; width:39.809ex; height:2.843ex;"/>

The analogous alkylation of an acetate salt is rarely practiced. The alkylation can be conducted using Mannich bases and the dicarboxylic acid:

CH3COSCH2NR'_2 + H2O}}}" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">CH3COSH+R2.NCH2Oh.restablecimiento restablecimiento CH3COSCH2NR2.+H2O{displaystyle {ce {cH3COSH + R'_2NCH2OH - titulada CH3COSCH2NR'_2 + H2O}} CH3COSCH2NR'_2 + H2O}}}" aria-hidden="true" class="mwe-math-fallback-image-inline" src="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/cb06b6bd08b497547fd13d7105956b1f9d80180b" style="vertical-align: -1.005ex; width:57.151ex; height:3.509ex;"/>

Los tioésteres se pueden preparar mediante condensación de tioles y ácidos carboxílicos en presencia de agentes deshidratantes:

RSC(O)R' + H2O}}}" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">RSH+R.CO2Hrestablecimiento restablecimiento RSC()O)R.+H2O{displaystyle {ce {sH + R'CO2H - Confía RSC(O)R' + H2O}} RSC(O)R' + H2O}}}" aria-hidden="true" class="mwe-math-fallback-image-inline" src="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/517d6ab81f8a1e93e62b897151d52493d063b873" style="vertical-align: -1.005ex; width:39.501ex; height:3.176ex;"/>

Un agente deshidratante típico es el DCC. También se han informado esfuerzos para mejorar la sostenibilidad de la síntesis de tioéster utilizando un reactivo de acoplamiento más seguro T3P y un disolvente más ecológico ciclopentanona. 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, utilizando ácido tioacético.

También surgen mediante la carbonilación de alquinos y alquenos en presencia de tioles.

Reacciones

Los tioésteres se hidrolizan a tioles y ácido carboxílico:

RC(O)SR' + H₂O → RCO₂H + RSH

El centro carbonilo en los tioésteres es más reactivo con los nucleófilos de amina para dar amidas:

En una reacción relacionada, pero utilizando un metal blando para capturar el tiolato, los tioésteres se convierten en ésteres. Los tioésteres proporcionan quimioselectividad útil en la síntesis de biomoléculas.

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.

Bioquímica

Los tioésteres son intermediarios comunes en muchas reacciones biosintéticas, incluida la formación y degradación de ácidos grasos y mevalonato, precursor de los esteroides. Los ejemplos incluyen malonil-CoA, acetoacetil-CoA, propionil-CoA, cinamoil-CoA y tioésteres de proteína transportadora de acilo (ACP). La acetogénesis se produce mediante la formación de acetil-CoA. La biosíntesis de la lignina, que constituye una gran fracción de la biomasa terrestre de la Tierra, se realiza a través de un derivado tioéster del ácido cafeico. Estos tioésteres se obtienen de forma análoga a los preparados sintéticamente, con la diferencia de que el agente deshidratante es ATP. Además, los tioésteres desempeñan un papel importante en el etiquetado de proteínas con ubiquitina, que marca la proteína para su degradación.

La oxidación del átomo de azufre en los tioésteres (tiolactonas) se postula en la bioactivación de los profármacos antitrombóticos ticlopidina, clopidogrel y prasugrel.

Los tioésteres y el origen de la vida

Como se postula en un "Mundo de Tioésteres", los tioésteres son posibles precursores de la vida. Como explica Christian de Duve:

Es revelador que los tioester son intermediarios obligatorios en varios procesos clave en los que se utiliza o regenera el ATP. Los ladrones participan en la síntesis de todos los ésteres, incluidos los que se encuentran en lípidos complejos. También participan en la síntesis de varios otros componentes celulares, incluyendo péptidos, ácidos grasos, esteroles, terpenes, porfirinas y otros. Además, los tioesters se forman como intermediarios clave en varios procesos particularmente antiguos que resultan en la asamblea de ATP. En ambos casos, el tioester está más cerca que el ATP al proceso que utiliza o produce energía. En otras palabras, los tioesters podrían haber jugado el papel de ATP en un "mundo más joven" inicialmente desprovisto de ATP. Eventualmente, [estos] tioesters podrían haber servido para usher en ATP a través de su capacidad para apoyar la formación de vínculos entre grupos de fosfato.

Sin embargo, debido al alto cambio de energía libre de la hidrólisis del tioéster y, en consecuencia, a sus bajas constantes de equilibrio, es poco probable que estos compuestos se hayan acumulado abióticamente en un grado significativo, especialmente en condiciones de respiraderos hidrotermales.

Thiono Esters

Tionoésteres son isoméricos con los tioésteres. En un tionoéster, el azufre reemplaza al oxígeno del carbonilo en un éster. El tionobenzoato de metilo es C₆H₅C(S)OCH₃. Estos compuestos se preparan normalmente mediante la reacción del cloruro de tioacilo con un alcohol.

También se pueden preparar mediante la reacción del reactivo de Lawesson con ésteres o tratando las sales Pinner con sulfuro de hidrógeno. Como alternativa, se pueden preparar diversos tionoésteres mediante la transesterificación de un metil tionoéster existente con un alcohol en condiciones catalizadas por una base.

Los xantatos y tioamidas se pueden transformar en tionoésteres en condiciones de acoplamiento cruzado catalizadas por metales.