Loading article…
有機化学において、 チオエステルは分子構造R−C(=O)−S−R'を持つ有機硫黄化合物である。チオエステルはカルボキシレートエステル( R−C(=O)−O−R' )と類似しており、チオエステルの硫黄がカルボキシレートエステルの酸素と置き換わっている (チオ-接頭辞が示す通り )。チオエステルは、カルボン酸( R−C(=O)−O−H ) とチオール( R'−S−H )のエステル化生成物である。生化学において、最もよく知られているチオエステルは補酵素 Aの誘導体、例えばアセチル CoAである。[1] R および R' はオルガニル基、またはR の場合は H を表す。
合成
チオエステルを生成する一つの方法は、酸塩化物とチオールのアルカリ金属塩との反応である： [1]
- RSNa + R'COCl → R'COSR + NaCl
もう一つの一般的な方法は、ハロゲン化物をチオカルボン酸のアルカリ金属塩で置換することです。例えば、チオ酢酸エステルは、一般的にチオ酢酸カリウムのアルキル化によって製造されます。[1]
- CH 3 COSK + RX → CH 3 COSR + KX
酢酸塩の類似アルキル化はほとんど行われていません。アルキル化はマンニッヒ塩基とチオカルボン酸を使用して行うことができます。
- CH 3 COSH + R' 2 NCH 2 OH → CH 3 COSCH 2 NR' 2 + H 2 O
チオエステルは、脱水剤の存在下でチオールとカルボン酸を縮合させることによって製造することができる：[2] [3]
- RSH + R'CO 2 H → RSC(O)R' + H 2 O
代表的な脱水剤はDCCである。[4]より安全なカップリング試薬T3Pとより環境に優しい溶媒シクロペンタノンを利用してチオエステル合成の持続可能性を向上させる取り組みも報告されている。[5] 酸無水物といくつかのラクトンも、塩基の存在下でチオールで処理するとチオエステルを与える。
チオエステルは、チオ酢酸を用いた光延反応によってアルコールから簡便に調製することができる。[6]
これらはまた、チオールの存在下でのアルキンやアルケンのカルボニル化によっても生成される。 [7]
反応
チオエステルはチオールとカルボン酸に加水分解されます。
- RC(O)SR' + H 2 O → RCO 2 H + RSH
チオエステルのカルボニル中心は酸素求核剤よりもアミンに対して反応性が高く、アミドを生成します。
この反応はペプチド合成のプロトコルであるネイティブケミカルライゲーションで利用されています。[8]
関連する反応として、チオエステルをエステルに変換することができる。[9] チオ酢酸エステルは、ペンタ-4-イン-1-チオールの調製で示されているように、化学量論的塩基の存在下でメタンチオールで切断することもできる。[10]
- H 3 C(CH 2 ) 3 OMs + KSAc → H 3 C(CH 2 ) 3 SAc + KOMs
- H 3 C(CH 2 ) 3 SAc + HSMe → H 3 C(CH 2 ) 3 SH + MeSAc
チオエステルに特有の反応は福山カップリングであり、チオエステルがパラジウム触媒によって有機亜鉛ハロゲン化物とカップリングされてケトンが生成されます。
生化学
チオエステルは、脂肪酸やステロイドの前駆体であるメバロン酸の生成と分解を含む、多くの生合成反応における一般的な中間体である。例としては、マロニル-CoA、アセトアセチル-CoA、プロピオニル-CoA、シナモイル-CoA、アシルキャリアタンパク質（ACP）チオエステルなどがある。 アセト生成は、アセチル-CoAの生成を介して進行する。地球の陸上バイオマスの大部分を占めるリグニンの生合成は、カフェー酸のチオエステル誘導体を介して進行する。[11]これらのチオエステルは、合成で調製されたものと類似して生成されるが、脱水剤がATPであるという違いがある。さらに、チオエステルは、タンパク質を分解のためにタグ付けするユビキチンによるタグ付けにおいて重要な役割を果たしている。
チオエステル（チオラクトン）中の硫黄原子の酸化は、抗血栓性プロドラッグであるチクロピジン、クロピドグレル、プラスグレルの生体活性化に関与していると考えられている。[12] [13]
チオエステルと生命の起源
「チオエステルの世界」では、チオエステルは生命の前駆体である可能性があると仮定されている。[14]クリスチャン・ド・デューブは次のように説明している。
チオエステルは、 ATP が使用または再生されるいくつかの重要なプロセスで必須の中間体であることが明らかになっています。チオエステルは、複合脂質に含まれるエステルを含むすべてのエステルの合成に関与しています。また、ペプチド、脂肪酸、ステロール、テルペン、ポルフィリンなど、他の多くの細胞成分の合成にも関与しています。さらに、チオエステルは、ATP の組み立てにつながる特に古いプロセスのいくつかで重要な中間体として生成されます。これらの両方の例では、チオエステルは ATP よりもエネルギーを使用または生成するプロセスに近いです。言い換えると、チオエステルは、最初は ATP がなかった「チオエステルの世界」で実際に ATP の役割を果たしていた可能性があります。最終的には、[これらの] チオエステルは、リン酸基間の結合の形成をサポートする能力を通じて、ATP の導入に役立った可能性があります。
しかし、チオエステルの加水分解の自由エネルギー変化が大きく、それに応じて平衡定数が低いため、特に熱水噴出孔の条件では、これらの化合物が非生物的に有意な程度に蓄積された可能性は低い。[15]
チオノエステル
チオノエステルはチオエステルと異性体である。チオノエステルでは、エステル中のカルボニル酸素が硫黄に置き換わっている。メチルチオノベンゾエートはC 6 H 5 C(S)OCH 3である。このような化合物は、典型的にはチオアシル塩化物とアルコールとの反応によって製造される。 [16]
また、ローソン試薬とエステルの反応、またはピナー塩を硫化水素で処理することによっても作ることができます。
既存のメチルチオノエステルとアルコールを塩基触媒条件下でエステル交換反応させることにより、様々なチオノエステルを合成することができる。 [17]
キサンテート[18]およびチオアミド[19]は、金属触媒クロスカップリング条件下でチオノエステルに変換することができる。
参照
参考文献
- ^ abc Matthys J. Janssen「カルボン酸とエステル」、PATAI の官能基化学: カルボン酸とエステル、Saul Patai 編、John Wiley、1969 年、ニューヨーク、pp. 705–764。doi : 10.1002/9780470771099.ch15
- ^ 藤原 誠; 神戸 直樹 (2005). 「チオ、セレノ、テルロカルボン酸エステル」. Topics in Current Chemistry . Vol. 251. ベルリン/ハイデルベルク: Springer. pp. 87–140. doi :10.1007/b101007. ISBN 978-3-540-23012-0。
- ^ 「チオエステルの合成」。有機化学ポータル。
- ^ Mori, Y.; Seki, M. (2007). 「パールマン触媒による福山カップリング反応による多官能ケトンの合成：6-オキソトリデカン酸エチルの調製」。有機合成。84：285;全集、第11巻、281ページ。
- ^ Jordan, Andrew; Sneddon, Helen F. (2019). 「チオエステル形成のための溶媒試薬選択ガイドの開発」. Green Chemistry . 21 (8): 1900–1906. doi :10.1039/C9GC00355J. S2CID 107391323.
- ^ Volante, R. (1981). 「アルコールをチオールエステルおよびチオールに変換する新しい高効率な方法」. Tetrahedron Letters . 22 (33): 3119–3122. doi :10.1016/S0040-4039(01)81842-6.
- ^ バートレフ、W.ローパー、M.サヴァ、X.「カルボニル化」。ウルマンの工業化学百科事典。ワインハイム: ワイリー-VCH。土井：10.1002/14356007.a05_217.pub2。ISBN 978-3527306732。
- ^ McGrath, NA; Raines, RT (2011). 「化学生物学における化学選択性：硫黄およびセレンによるアシル転移反応」. Acc. Chem. Res . 44 (9): 752–761. doi :10.1021/ar200081s. PMC 3242736. PMID 21639109 .
- ^ Wan Kit Chan、S. Masamune 、 Gary O. Spessard ( 1983)。「対応するチオールエステルからのO-エステルの調製：シクロヘキサンカルボン酸tert-ブチル」。有機合成。61 ：48。doi ：10.15227/orgsyn.061.0048。
- ^ マテオ・ミノッツィ;ダニエレ・ナンニ。ピエロ スパニョーロ (2008)。 「4-ペンチン-1-チオール」。エーロス。土井：10.1002/047084289X.rn00855。ISBN 978-0-471-93623-7。
- ^ Lehninger, AL; Nelson, DL; Cox, MM (2000).生化学の原理（第3版）. ニューヨーク：Worth Publishing. ISBN 1-57259-153-6。
- ^ Mansuy , D.; Dansette, PM (2011). 「異物代謝における反応中間体としてのスルフェン酸」生化学および生物物理学のアーカイブ。507 (1): 174–185. doi :10.1016/j.abb.2010.09.015. PMID 20869346。
- ^ Dansette, PM; Rosi, J.; Debernardi, J.; Bertho, G.; Mansuy, D. (2012). 「プラスグレルの代謝活性化：チオフェン環の開環につながる2つの競合経路の性質」.毒性学における化学研究. 25 (5): 1058–1065. doi :10.1021/tx3000279. PMID 22482514.
- ^ de Duve, C. (1995). 「地球上の生命の始まり」. American Scientist . 83 (5): 428–437. JSTOR 29775520.
- ^ Chandru, Kuhan; Gilbert, Alexis; Butch, Christopher; Aono, Masashi; Cleaves, Henderson James II (2016 年 7 月 21 日). 「チオレート酢酸誘導体の非生物化学と生命の起源」. Scientific Reports . 6 (29883): 29883. Bibcode :2016NatSR...629883C. doi :10.1038/srep29883. PMC 4956751. PMID 27443234 .
- ^ Cremlyn, RJ (1996).有機硫黄化学入門. チチェスター: John Wiley and Sons. ISBN 0-471-95512-4。
- ^ Newton, Josiah J.; Britton, Robert; Friesen, Chadron M. (2018年10月4日). 「塩基触媒によるチオノエステルのエステル交換」. The Journal of Organic Chemistry . 83 (20): 12784–12792. doi :10.1021/acs.joc.8b02260. PMID 30235418. S2CID 52309850.
- ^ Monteith , John J .; Scotchburn, Katerina; Mills, L. Reginald; Rousseaux, Sophie AL (2022). 「Ni触媒によるチオカルボン酸誘導体の合成」。オーガニックレターズ。24 (2): 619–624。doi : 10.1021/acs.orglett.1c04074。PMID 34978834。S2CID 245669904。
- ^ Liu, Yinbo; Mo, Xiaofeng; Majeed, Irfan; Zhang, Mei; Wang, Hui; Zeng, Zhuo (2022). 「パラジウム触媒によるチオアミドのC–N開裂によるチオノエステルへの効率的かつ直接的なアプローチ」.有機・生体分子化学. 20 (7): 1532–1537. doi :10.1039/d1ob02349g. ISSN 1477-0520. PMID 35129563. S2CID 246418140.