Химия протеолиза - Антонов В.К.
Скачать (прямая ссылка):
ных эфиров наблюдается противоположная картина (табл.27). В случае третичных амидов величина ft2/ft3<1 -
При кислотном гидролизе амидов продукт присоединения воды имеет строение (XI):
ОН +0Н2
R-i-NHR1 -----¦ R-i-NHR1.
4н
XI XII
Для того, чтобы произошел обмен кислорода, необходимо депротонировать присоединившуюся молекулу воды и присоединить протон к гидроксильной группе (Х1)-»(ХИ). Однако гидроксил - более слабое основание, чем группа NHR, и протонирование должно быть в основном направлено на эту группу. Таким обра-
ОН.
Таблица 27. Гидролиз и 180-обмен амидов it сложных эфиров
Соединение C-f V1°5» ft -10ё, О a=ft2/ft3 Литера
О M_1c-1 rV I турный
О источник
C,H_C0NH_ 40,7 4 76 1 ,92-Ю-4 4,22 11485]
о Ь d
HCON(Me)CHgPh 2? 12 3,97 1 ,99-10 4 0,66 [1487]
CD^CON(Me)CHgPh 40 0,893 0,0862 1 ,06-10“5 0,19 [1487]
CH3CD2 CON(Me)CHgPh 70 2,91 0,767 4.44-10-5 0,52 [1487]
C6H5C00C2H5 25 840 7 ,A 9.70-10 J 0,18 [1485]
зом, при кислотном гидролизе амидов отношение ft2/ft3, по-видимому, очень мало и обмен кислорода в субстрате не наблюдается [14801. Однако при высоких концентрациях Н30+ такой обмен удается обнаружить [1488].
3.3.3. Перенос протона и образование продуктов
Образование промежуточного тетраэдрического соединения и его распад до продуктов реакции сопровождается переносом протонов. Этот процесс является эк-зоэргическим в том случае, когда он происходит от более слабого основания к более сильному, т.е. когда рйа донора ниже, чем рК& акцептора [14891- В такой ситуации скорость переноса протона контролируется диффузией. Прямое измерение скорости диффузионного переноса протона методом лазериндуцируемого протонного сдвига [14901 дает значения константы скорости порядка 2-И6-Ю10 М-1с~1. В случае колизионного переноса протона (прямое столкновение двух молекул) эта величина составляет 108-109 М-1с-1.
При обратном соотношении основностей: рКа(донор) > рКа(акцептор), скорость переноса протона можно оценить по уравнению
Igfe = lgko - [рКа(донор) - рКа(акцептор)], (14)
где ftQ - константа скорости диффузионного переноса протона, принимаемая обычно равной Ю10 М~1с 1.
Именно такое положение существует при кислотном гидролизе амидов. Как уже отмечалось, вода - слишком слабый нуклеофил, чтобы в заметной концентрации могло образоваться соединение типа (XI). В то же время отрыв протона от атакующей молекулы воды - термодинамически невыгодный процесс, его скс рость должна характеризоваться константой порядка 10-7 М-1с-1, т.е. отрыв протона на предстационарной стадии может не обеспечивать наблюдаемые скорости гидролиза. В этом случае должен происходить согласованный процесс атаки и отрыва протона:
‘9)
ОН
R—С—NHR1 ----------> R—С—NHR1
С°\ Н30+ он
Н20: Н Н хш
При согласованном механизме образование связи С-0 приводит к увеличению положительного заряда на атоме кислорода воды, т.е. уменьшает рК& сопряжен-
8. В.К. Антонов
ной кислоты. При константе скорости гидролиза порлдка 1СГ4 М-1с-1 перенос протона от воды перестанет лимитировать скорость всего процесса, если рК атакующей молекулы понизится с 15,74 до 12-13.
Переносу протона должно предшествовать образование водородной связи. Геометрия системы водородных связей во многом определяет легкость перемещения протона от одного атомь к другому [1491,-1493]. Эта геометрия определяет также структуру переходного состояния. В кислотно-катализируемых реакциях гидролиза производных карбоновых кислот переходное состояние было исследовано теоретически и экспериментально [1494-1498], причем были предложены как линейные (XIV), так и циклические (XV) структуры:
Распаду тетраэдрического промежуточного соединения типа (XIII) должно предшествовать протонирование уходящей аминогруппы и депротонирование гидроксильной группы. Последний процесс связан с тем, что равновесие в реакции
сдвинуто влево из-за низких зна< пний рк3 сопряженной кислоты (XVI). В рядь случаев [14991 превращение нейтрального тетраэдрического соединения (XIII) в цвитерионное может быть лимитирующей стадией всего процесса.
При образовании тетраэдрического промежуточного соединения гильно увеличивается рКа аминогруппы, которое в конечном счете приобретает значение порядка 5-7 [1499,1500]. Таким образом, протонирование этой группы должно проходить с диффузионно-контролируемыми скоростями практически во всем используемом для гидролиза интервале pH. Более того, возможно [1501], что в некоторых случаях протонирование и уход аминогруппы происходят еще до завершения образования тетраэдрического промежуточного соединения, т.е. реакция идет в значительной степени по ?^2-механизму.
