11. Carbonsäuren und ihre Derivate - Nucleophile Substitutionen

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1 11. arbonsäuren und ihre Derivate - ucleophile Substitutionen 1 Ist an das Kohlenstoffatom der arbonylgruppe eine ydroxygruppe gebunden, ergibt sich eine neue funktionelle Gruppe, die arboxygruppe, die für die arbonsäuren charakteristisch ist. bwohl es zahlreiche arbonsäure-derivate gibt, werden wir hier nur vier in Betracht ziehen. Auch die itrilgruppe ist formal das Derivat einer arbonsäure : 11.1 omenklatur ' arbonsäuren Von vielen arbonsäuren sind die Trivialnamen gebräuchlich. Im IUPA-System wird der ame einer arbonsäure aus dem amen des Stammalkans durch Anhängen des Wortes -säure abgeleitet. Der Stamm der Alkansäure wird so numeriert, dass der Kohlenstoff der arboxygruppe die ummer 1 erhält. Alle Substituenten entlang der längsten Kette, die die funktionelle Gruppe enthält, werden dann mit einem entsprechenden Zahlenvorsatz versehen. Die arboxygruppe hat eine höhere Priorität als alle anderen bisher diskutierten Gruppen. Gesättigte zyklische Säuren bezeichnet man als ycloalkancarbonsäuren. Dicarbonsäuren werden systematisch als Alkandisäuren, häufig jedoch mit ihrem Trivialnamen, benannt. arbonsäure (arboxylic acid) Acylgruppe (Acyl group) Struktur ame atürliches Vorkommen ame Struktur Ameisens. (Formic) Ameisen Formyl - 3 Essigs. (Acetic) Essig Acetyl Propions. (Propionic) Milchprodukte Propionyl Butters. (Butyric) ranzige Butter Butyryl 3 ( 2 ) 2-3 ( 2 ) 3 Pentans. (Valeric) Baldrianwurzeln 3 ( 2 ) 4 exans. (aproic) Ziegengeruch arbonsäure Ester arbonsäureanhydride X = F, l, Br, I Alkanoyl alogenide Alkannitril xals. (xalic) xalyl -- 2 Malons. (Malonic) Malonyl Bernsteins. (Succinic) Succinyl -( 2 ) 2-2 = Acryls.(Acrylic) Acryloyl 2 =- Z.B.: S' Thioester X Amide 2-Brompropansäure 2,3-Dimethylpentansäure 5-xo-4-propylhexansäure (α-brompropionsäure) (α,β-dimethylvaleriansäure)

2 2 1-Brom-2-chlorcyclo- Pentandisäure exandisäure pentancarbonsäure (Glutarsäure) (Adipinsäure) Alkanoylhalogenide Die Verbindungen des Typs X benennt man nach der IUPA-omenklatur derart, das man an den amen des Stammalkans der arbonsäure, von der sie sich ableiten, die Endung -oylhalogenid anhängt. In der noch meist verwendeten omenklatur wird der ame aus der Bezeichnung des Stamms der Säuregruppe und der Endung-halogenid gebildet. Das hlorid der Essigsäure würde dann nach der neuesten omenklatur Ethanoylchlorid im anderen Fall Acetylchlorid heissen : Ethanoylchlorid Propanoylchlorid 3-thylbutanoylbromid (Acetylchlorid) arbonsäurenanhydride arbonsäureanhydride entstehen aus den arbonsäuren durch Dehydratisierung. Entsprechend werden sie auch benannt, indem man das Wort anhydrid einfach an den amen der Säure anhängt : Ethansäureanhydrid Ethansäure-Propansäure-Anhydrid Butandisäureanhydrid (Acetanhydrid) (Bernsteinsäureanhydrid) Ester ach der neuesten IUPA-omenklatur bezeichnet man Ester als Alkylalkanoat. Im deutschen Sprachraum werden allerdings drei unterschiedliche omenklaturen benützt. Z.B.: thylethanoat Ethylpropanoat 3-thylbutylpentanoat (Essigsäuremethylester) (Propionsäureethylester) (Valeriansäureisopentylester, (thylacetat) (Ethylpropionat) Bestandteil des Apfelaromas) ß-Propiolacton γ-butyrolacton Zyklische Ester bezeichnet man als Lactone Amide Systematisch bezeichnet man Amide als Alkanamide, bei den Trivialnamen wird an den Wortstamm der Säure die Endung -amid angehängt. Substituenten am Stickstoff werden durch den Vorsatz - oder,-, je nach Anzahl der gebundenen Gruppen gekennzeichnet. Je nach Anzahl der an den Stickstoff gebundenen Gruppen unterscheidet man primäre, sekundäre und tertiäre Amide. yclische Amide nennt man Lactame :

3 thanamid -thylethanamid 4-Brom--ethyl--methylpentanamid (Formamid) (-thylacetamid) (ein tertiäres Amid) S Penicillin γ-butyrolactam δ-valerolactam 3 (ein ß-Lactam Derivat) itrile Systematisch bezeichnet man diese Verbindungsklasse als Alkannitrile. Bei dem Trivialnamen wird gewöhnlich an den Wortstamm der Säure die Endung -nitril angehängt. Gelegentlich hängt man auch an den amen der Alkylgruppe die Endung -cyanid an : Butandinitril yclohexancarbonitril Ethylcyanoethanoat (yanessigsäureethylester) 11.2 Struktur und Eigenschaften von arbonsäuren Wie bei Ketonen ist das arboxyl-kohlenstoffatom sp 2 -hybridisiert und deshalb planar : Die arboxylgruppe ist aufgrund der polarisierbaren arbonyl-doppelbindung und der ydroxygruppe stark polar. Als reine Flüssigkeiten und sogar in recht verdünnten Lösungen liegen arbonsäuren grösstenteils als über Wasserstoffbrücken gebundene Dimere vor : Aufgrund ihrer Fähigkeit, im festen und im flüssigen Zustand Wasserstoffbrücken auszubilden, haben arbonsäuren relativ hohe Schmelz- und Siedepunkte. z.b. Ethan Sdp o Ethylchlorid Sdp o Ethanol Sdp o Essigsäure Sdp o 11.3 Acidität von arbonsäuren

4 4 Wie schon der ame erkennen lässt, reagieren arbonsäuren sauer. Das saure Verhalten ist weitaus stärker ausgeprägt als bei den Alkoholen, obwohl das saure Proton in beiden Fällen einer ydroxygruppe entstammt : arbonsäuren sind mittelstarke Säuren : Vgl. l und Essigsäure: Verbindung pk a l -7 l Ph Warum sind arbonsäuren saurer als Alkohole, wenn beide Gruppen besitzen? Vergleichen wir die relative Stabilität von Alkoxid-Anionen und arboxylat-anionen: Die negative Ladung in arboxylgruppen wird über zwei -Atome delokalisiert. Eine esonanzstabilisierung des resultierenden arboxylat-ions erfolgt. Wie bei Alkoholen und Phenolen wird die Acidität der arbonsäure durch Substituenten in achbarschaft zur arboxygruppe beeinflusst : Verbindung pk a l l l F Verbindung pk a l l l Woher kommen solche Effekte? Die Dissoziation einer arbonsäure ist ein Gleichgewicht-Prozess. Ein Substituent, der das arboxylat-anion stabilisiern kann, führt zu einer Steigerung der Acidität, weil der Dissoziationkoeffizient erhöht wird. Elektronenziehende Substituenten (σ-akzeptor) in achbarschaft zur arboxygruppe erhöhen deshalb deren Acidität :

5 5 Der induktive Effekt ist weitaus weniger ausgeprägt, wenn sich der Substituent in einiger Entfernung von der funktionellen Gruppe befindet erstellung von arbonsäuren Die meisten der Verfahren die wir hier beschreiben, wurden schon bei der Beschreibung der hemie anderer funktionellen Gruppen erwähnt xidation Alkylgruppen an aromatischen ingen können mit Kaliumpermanganat zu arboxylgruppen oxidiert werden (Seite-49) : KMn , 95 o Primäre Alkohole sowie Aldehyde können zu arbonsäuren oxidiert werden : ydrolyse von itrilen itrile werden durch wässerige Säure oder Base zu den entsprechenden arbonsäuren hydrolysiert : Weil itrile oftmals aus alogenalkanen hergestellt werden, können also alogenalkane in zwei Schritten zu arbonsäuren umgewandelt werden : Br 3 3 Fenoprofen (Pharm. Antiinflammatorisch) Diese thode läuft am besten mit primären Alkylhalogeniden. Bei sekundären und besonders bei tertiären Alkylhalogeniden können Eliminierungen auftreten arboxylierung von Grignard eagenzien Auf Seite-100 haben wir gesehen, wie Grignard-eagenzien unter nucleophiler Addition mit Aldehyden und Ketonen reagieren. Analog wird auch Kohlendioxid von Grignard eagenzien angegriffen. Es entsteht dabei ein arboxylat, aus dem man nach wässeriger Aufarbeitung und Ansäuern die Säure erhält :

6 6 chanismus : ier haben wir eine zweite thode für die erstellung der arbonsäuren aus den entsprechenden alogenalkanen: Br MgBr 11.5 eaktionen der arbonsäuren (arbonsäure-derivate und eduktion) Ausgehend von arbonsäuren, wie können Säurechloride, Anhydride, Estern und Amide im Labor hergestellt werden? Überführung in Säurechloride Die eaktion einer arbonsäure mit Thionylchlorid (Sl 2 ) oder Phosphorpentachlorid (Pl 5 ) ergibt die entsprechenden Alkanoylchloride. Dadurch wird die -Gruppe durch eine -l Gruppe ersetzt : Der ydroxysubstituent ist nicht nur bei S 2-, sondern auch bei Additions-Eliminierungs- eaktionen eine schlechte Abgangsgruppe. Da die alogene in den Alkanoylhalogeniden gute Abgangsgruppen sind und die benachbarte arbonylfunktion aktivieren, sind diese arbonsäure- Derivate wertvolle synthetische Zwischenprodukte bei der erstellung anderer arbonsäurederivaten. Überführung in Säureanhydride Wie aus dem amen ersichtlich, leiten sich die Anhydride der arbonsäuren formal von diesen durch Abspaltung von Wasser ab. ur bei gewissen cyclischen Dicarbonsäuren ist auf diese Weise leicht eine intramolekulare Wasserspaltung zu cyclischen Anhydriden möglich :. 300 o Überführung in Ester Ester sind die wichtigsten arbonsäure-derivate. Wir werden hier zwei thoden betrachten, nach denen man Ester ausgehend von arbonsäuren herstellen kann.

7 7 Eine wichtige thode ist die nucleophile Substitution (S 2) von alogenalkanen mit arboxylat- Ionen : arboxylat-ionen sind ucleophile, die Ester über S 2-eaktionen bilden, insbesondere wenn die Substrate primäre alogenalkane sind. Gibt man eine arbonsäure und einen Alkohol zusammen, findet keine eaktion statt. Bei Zugabe katalytischer ngen einer anorganischen Säure ( 2 S 4, oder l) reagieren jedoch beide Komponenten langsam miteinander, wobei ein Ester und Wasser gebildet werden, z.b.: Man kann das Gleichgewicht in ichtung der Produkte verschieben, indem man entweder eine der beiden Ausgangsverbindungen im Überschuss einsetzt, oder indem man den Ester oder das Wasser selektiv aus dem eaktionsgemisch entfernt. So werden Veresterungen häufig in dem entsprechenden Alkohol als Lösungsmittel durchgeführt (Fischer Veresterung). chanismus : Die arboxylatgruppe wird durch die Säure protoniert. Dadurch ist der nucleophile Angriff an die arbonylgruppe erleichtert. ucleophiler Angriff von Alkohol. Ein sp 3 -hybridisiertes tetraedrisches Zwischenprodukt wird gebildet Ein Protonentransfer findet statt Ein Verlust von 2 und einem Proton gibt den Ester und den Katalysator zurück - Der Additions- Eliminierungs-chanismus (Vgl. unten). Die Umkehrung der Veresterung ist die Esterhydrolyse (Verseifung). Diese eaktion wird unter denselben Bedingungen wie die Veresterung durchgeführt, nur dass man, zur Verschiebung des Gleichgewichts einen Überschuss an Wasser verwendet und in einem mit Wasser mischbaren Lösungsmittel arbeitet. z.b.: Überführung in Amide

8 8 Amine sind nucleophiler und basischer als Alkohole, und sie können auf beide Arten mit arbonsäuren reagieren. Gibt man eine Säure und ein Amin zusammen, bildet sich sofort das Ammoniumsalz (nicht das Amid!): Da das arboxylat-anion eine negative Ladung trägt, wird es jetzt von ucleophilen nicht angegriffen. ur bei viel höheren Temperaturen verlieren solche Salze 2 und bilden dann Amide. Deswegen ist es meist notwendig über ein Säurechlorid, ein Säureanhydrid oder ein Ester zu gehen, um ein Amid zu bilden. EDUKTI zu Alkoholen Ein extrem starkes ucleophil ist Lithiumaluminiumhydrid (LiAl 4 ). Dieses eagenz reduziert arbonsäuren bis zu den entsprechenden Alkoholen, die man nach wässriger Aufarbeitung erhält : 11.6 Der Additions-Eliminierungs-chanismus arbonsäure-derivate reagieren an der arbonylgruppe ähnlich wie Aldehyde und Ketone : der arbonyl-kohlenstoff wird von ucleophilen angegriffen. Ein nucleophiler Angriff auf die arbonylgruppe verläuft jedoch anders als bei Aldehyden und Ketonen. Im allgemeinen: ucleophile Addition an Aldehyden und Ketonen ucleophile Substitution an arbonsäure-derivaten tetraedrisches Zwischenprodukt Im Gegensatz zu den Additionsprodukten der Aldehyde und Ketone kann das intermediäre Alkoxid durch Abspaltung von X - zerfallen. Diesen Prozess, in dem das ucleophil an Stelle der X-gruppe ins Molekül eintritt, nennt man Additions-Eliminierungs-eaktion. Vergleiche mit der S 2-Substitution an sp 3 -Zentren :

9 9 Kein Zwischenprodukt, sondern nur ein einziger Übergangszustand. Wenn wir die eaktivität von verschiedener Acyl-Derivaten vergleichen, wird die folgende eaktivitätsreihenfolge beobachtet : l Säurechlorid Diese eihenfolge entspricht teilweise dem Austrittsvermögen und den elektronenziehenen Eigenschaften des an der arbonylgruppe gebundenen Substituenten, sowie der Stärke seines mesomerie Effekts (bei - und - stark; bei -l schwächer). Eine wichtige Konsequenz dieser eaktivitäts-eihenfolge ist dass es normalerweise möglich ist ein reaktiveres Derivat in ein weniger reaktives Derivat durch eine Additions-Eliminierungs-eaktion umzuwandeln: Säureanhydrid Thioester S' eaktivität ' Ester Amid l Säurechlorid Säureanhydrid ' Ester Durch dieses Schema bekommen wir einen Überblick über die eaktivitat von arbonsäure- Derivaten. Erinnern wir uns aber auch daran, dass das ydroxy-proton einer arbonsäure sauer reagiert und die meisten ucleophile basisch sind. Daher kann mit arbonsäuren selbst eine Säure-Base- eaktion in Konkurrenz zu dem nucleophilen Angriff treten. Amid 11.7 Die hemie der Alkanoylhalogenide erstellung Wir haben gerade gesehen wie arbonsäuren durch Behandlung mit Thionylchlorid (Sl 2 ) oder Pl 5 die entsprechenden Alkanoylchloride (Säurechloride) ergeben.

10 Sl 2, Δ 10 l eaktionen Alkanoylchloride reagieren mit ucleophilen über einen Additions-Eliminierungs-chanismus. Säurechloride sind einige der reaktivsten arbonsäure-derivate und lassen sich in zahlreiche andere funktionelle Gruppen überführen. Säurechloride reagieren zum Beispiel sehr rasch mit Wasser und bilden dann arbonsäuren. Solche eaktionen sind nicht reversibel : arbonsäure ydrolyse 2 ' ' Ester 3 2 Amid 1 o Alkohol LiAl 4 in Et 2 danach 2 eduktion l 2 'MgX in Et 2 danach 2 ' ' 3 o Alkohol Die eaktion von Säurechloriden mit Alkoholen verläuft über einen ähnlichen chanismus und ist eine sehr gute thode zur erstellung von Estern. Z.B.: l Pyridin l Pyridin ist gibt man eine Base (z.b. Pyridin) zur eutralisation des als ebenprodukt entstehenden hlorwasserstoffs hinzu. Sekundäre und primäre Amine sowie Ammoniak setzen sich mit Alkanoylchloriden zu Amiden um. Das entstandene l wird wiederum durch die zugesetzte Base (die ein Überschuss Amin sein kann) neutralisiert. Z.B.: l 2 / a Die eduktion mit Lithium Aluminium ydrid (LiAl 4 ) erfolgt auch über eine Additions- Eliminations-mechanismus:

11 Die hemie der arbonsäureanhydride erstellung Eine thode für die erstellung von arbonsäureanhydriden ist durch die Dehydratisierung von arbonsäuren: eaktionen Die eaktionen der arbonsäureanhydride verlaufen - wenn auch weniger heftig - analog zu denen der Alkanoylhalogenide. Die Abgangsgruppe ist ein arboxylat- anstelle eines alogenid-ions. arbonsäure ydrolyse 2 ' ' Ester 3 2 Amid 1 o Alkohol LiAl 4 in Et 2 danach 2 eduktion 2 'MgX in Et 2 danach 2 ' ' 3 o Alkohol Einige Beispiele folgen : 2 2 / a Pyridin

12 12 + Pyridin 11.9 Die hemie der Ester Die Ester sind eine der wichtigsten Klassen von arbonsäurederivaten. Viele Ester haben einen charakteristischen angenehmen Geruch. Sie sind wichtige Komponenten von natürlichen und künstlichen Fruchtaromen. Ester langkettiger arbonsäuren und Alkohole sind die auptbestandteile der tierischen und pflanzlichen Wachse. Wachse und Fette gehören zu den Lipiden (Kapitel 18). Sie dienen als "Brennstoff" und Energiedepot und sind Bestandteile biologischer mbranen. erstellung Ester können über die schon erwähnten thoden ausgehend von arbonsäuren hergestellt werden: a Überschuss ' kat. 2 S 4 Sl 2 eaktionen Dieselben eaktionen, die wir bei anderen Acyl-Derivaten gesehen haben, können bei Estern durchgeführt werden. Die Umsetzungen verlaufen aber viel langsamer, sodass meist ein Säure-Base- Katalysator gebraucht wird, um die eaktion zu beschleunigen. arbonsäure ydrolyse 2 + Säure oder Base Kat. Ester " " (Überschuss) + 2 S 4 Kat. Δ 2 Amid 1 o Alkohol LiAl 4 danach 2 eduktion ' 2 "MgX danach 2 " " 3 o Alkohol ydrolyse Im Gegensatz zu den Alkanoylhalogeniden und den arbonsäureanhydriden reagieren Ester in Abwesenheit eines Katalysators nicht mit Wasser und Alkoholen. Erhitzt man Ester in einem Überschuss von Wasser in Gegenwart von Mineralsäuren, so YDLYSIEE sie. Der chanismus ist die Umkehrung der säurekatalysierten Veresterung. DIE YDLYSE von Estern wird auch von Basen katalysiert :

13 13 Im Gegensatz zu der säurekatalysierten ydrolyse ist die basekatalysierte eaktion kein Gleichgewichtsprozess : Der letzte Schritt, in dem die Säure in das arboxylat-ion überführt wird, ist unter der eaktionsbedingungen irreversibel. Amide aus Estern (Vgl. das ibosom) Ester reagieren nur langsam mit den nucleophileren Aminen ohne Zugabe eines Katalysators zu Amiden. Z.B.: Auch diese eaktion läuft über einen Additions-Eliminierungs-chanismus. EDUKTI Die eduktion von Estern zu Alkoholen benötigt 0.5 Äquivalente Lithiumaluminium-ydride pro Esterfunktion : Man kann das ucleophil hier als ydrid-donor ( - ) betrachten (Vgl oben). Mit Grignard eagenzien Ester reagieren mit zwei Äquivalenten Grignard-eagenz zu Alkoholen. Auf diese Weise entstehen aus Ameisensäureestern sekundäre und aus allen anderen Estern tertiäre Alkohole : chanismus:

14 14 ' "-MgBr ' " " "-MgBr 2 Diese eaktion verläuft, wie die eduktion mit Lithiumaluminiumhydrid, über einen nucleophilen Additons-Eliminierungs-chanismus bis zu einem Aldehyd und dann weiter über eine nucleophile Addition bis zum Alkohol Die hemie der Amide Die arbonylgruppe der arbonsäureamide wird von allen arbonsäure-derivaten am wenigsten leicht von ucleophilen angegriffen. Die Amide sind aufgrund der besonderen Fähigkeit des freien Elektronenpaars am Stickstoff, in esonanz zu treten, die reaktionsträgsten arbonsäure-derivate : Aus diesem Grund sind Amidgruppen PLAA! (Vgl. Peptide und Proteinen). Für nucleophile Additions-Eliminierungs-eaktionen an Amiden sind häufig energische Bedingungen (hohe Temperatur) erforderlich. erstellung Amide werden normalerweise ausgehend von Säurechloriden (oder Anhydriden) und einem entsprechenden Amin hergestellt : 3 2 l '- 2 ' 2 ' ' ' eaktionen: YDLYSE So erfolgt eine YDLYSE (mit 2 ) beispielsweise nur bei langem Erhitzen in stark saurer (wässriger l) oder basischer (a) wässriger Lösung : chanismus unter basischen Bedingungen:

15 15 (und mit Säure Katalyse??) Im wässriger Lösung bei p 7 werden Amide mit einer albwertszeit von ca. 500 Jahre hydrolysiert Die hemie der itrile itrile, -, rechnet man zu den Derivaten der arbonsäuren, weil der Kohlenstoff in den itrilen in derselben xidationsstufe wie in der arboxylgruppe vorliegt, und weil sich itrile leicht in andere Derivate von arbonsäuren überführen oder aus ihnen darstellen lassen. In den itrilen sind beide Atome der funktionellen Gruppen sp-hybridisiert, das freie Elektronenpaar am Stickstoff besetzt das sp-ybridorbital: Die elektronenziehende Kraft des -Atoms in der itrilgruppe lässt sich über eine dipolare esonanzstruktur darstellen. Das freie Elektronenpaar an kann auch leicht protoniert werden. erstellung Die einfachste thode itrile herzustellen ist durch die S 2-eaktion an alogenalkanen. Z.B.: 2 Br K, Et 2 eaktionen Ein Vergleich zwischen arbonyl-verbindungen und itrilen zeigt eine grosse Ähnlichkeit in ihrer eaktivität gegenüber ucleophilen. Die wichtigsten chemischen Eigenschaften sind : 2 + Säure- oder LiAl 4 Base- Kat. 2 oder Pt, 2 Amin ydrolyse arbonsäure eduktion Beispiele :

16 1) LiAl 4, Et 2 2) 2 16 a/ ylon, Polyester und verwandte Polymere Die radikalische Polymerisierung von Alkenen haben wir schon betrachtet. Die Gewinnung von Polyethylen, PV und verwandten Polymeren läuft über Kettenreaktionen (Kettenwachstumspolymerisation). Stufenwachstumspolymere entstehen durch eine eaktion zwischen zwei unterschiedlichen Monomeren. ier handelt es sich oftmals um eine nucleophile Acyl-Substitutionsreaktion. Einige Beispiele folgen : Monomere Adipinsäure examethylendiamin Strukturen -( 2 ) 4-2 -( 2 ) 6-2 andelsname ylon 66 Anwendung Fasern Kleider eifen-korde n ylon 66 Ethylenglycol Dimethylterephthalat Dacron Terylen Mylar PET Fasern Kleider eifen-korde aprolactam ylon 6 Perlon Fasern Andere Artikeln 1,4-Benzoldicarbonsäure 1,4-Benzoldiamin 2 2 Kevlar Ski Kugelsichere- Westen Die PET-Trinkflaschen bestehen aus Polyethylen-Terephthalat. Dieses Polymer wird in zwei Stufen hergestellt. Zuerst wird Ethylenglykol und Terephthalsäure (oder Dimethylterephthalat) zu bis-(2- ydroxyethyl-terephthalat (BET) umgesetzt. Danach wird BET mit ein Sb/Ge/Ti-Katalysator polymerisiert. Momentan wird jährlich ca. 9.5 mill Tonnen PET produziert. 2 2 BET 2 2 Sb/Ge/Ti Kat PET

17 Thioester in der biologischen hemie In der atur werden Säurechloride und arbonsäureanhydride nicht gefunden (warum nicht?). ucleophilen Acyl-Substitutionsreaktionen finden trotzdem häufig im Stoffwechsel statt. In der atur werden aber anstelle von Säurechloriden oder Anhydriden Thioester verwendet. Wenn wir die pk a -Werte von Alkylthiole betrachten, können wir feststellen, dass sie in ihrer Acidität zwischen Alkoholen und arbonsäuren liegen: Dass heisst, ein Thiolat-Anion ist nicht nur ein sehr gutes ucleophil, es ist auch in nucleophilen Acyl-Substitutionsreaktionen eine sehr gute Abgangsgruppe. In ihrer eaktivität liegen Thioester zwischen arbonsäureanhydriden und normalen Estern. oenzym-a ist das am häufigsten vorkommende Thiol in der atur. Acetyl-oA übernimmt genau dieselbe olle in der atur wie Acetylchlorid oder Essigsäureanhydrid obwohl die Struktur von Acetyl-oA etwas komplizierter ist : S P P 2 oenzym-a 2 3 P Acetyl-oA wird in der atur oftmals (aber nicht ausschliesslich) als Acetylierungs-eagenz eingesetzt: Ein Beispiel findet man in der Biosynthese von -Acetylglucosamin, einem wichtigen Bestandteil von bakteriellen Zellmembranen : 2 SoA Glucosamin -Acetylglucosamin Thioester spielen eine sehr wichtige olle im Immunsystem - in der sogenannten Komplementkaskade. Das Plasmaprotein 3b enthält eine Thioestergruppe. Durch eine Posttranslationale-Modifikation wird ein Glutaminrest in 3b in einen Thioester umgewandelt. Die Thioestergruppe ist sehr reaktiv, und kann z.b. mit ucleophilen (Alkohol- oder Amin-Gruppen) auf der Zelloberfläche reagieren. Am besten reagiert 3b mit Bakterien oder Viren. Dadurch wird die berfläche des Mikrorganismus mit vielen Kopien von 3b dekoriert. Danach binden andere

18 18 Proteine aus der Komplementkaskade an dieses membrangebundene-3b und schliesslich wird die mbran des Mikroorganismus zerstört. 3 3b + S 2 3b berfläche des Bakteriums