Hemitioacetal

Compuesto organosulfurado de la forma –CH(–OH)S–

En química orgánica , los hemitioacetales (o tiohemiacetales ) son compuestos organosulfurados con la fórmula general R−CH(−OH)−SR' . Son los análogos de azufre de los acetales , R−CH(−OH)−OR' , con un átomo de oxígeno reemplazado por azufre (como lo implica el prefijo tio- ). Debido a que consisten en cuatro sustituyentes diferentes en un solo carbono , los hemitioacetales son quirales . Una familia relacionada de compuestos son los ditiohemiacetales , con la fórmula R−CH(−SH)−SR' . ^[1] Aunque pueden ser intermediarios importantes , los hemitioacetales generalmente no se aíslan, ya que existen en equilibrio con tioles ( −SH ) y aldehídos ( −CH=O ).

Formación y estructura

Los hemitioacetales se forman mediante la reacción de un tiol ( R−SH ) y un aldehído ( R−CH=O ):

{\ce {R-CHO + R'-SH <=> R-CH(OH)SR'}}

Los hemitioacetales suelen surgir mediante catálisis ácida . Suelen ser intermediarios en la formación de ditioacetales ( R−CH(S−R') ₂ ):

{\ce {R-CH(OH)SR' + R'-SH <=> R-CH(SR')2 + H2O}}

Hemitioacetal aislable

El 2-hidroxitetrahidrotiofeno es un ejemplo raro de un hemitioacetal que se puede aislar.

Los hemitioacetales se disocian normalmente con facilidad en tiol y aldehído, sin embargo, se han aislado algunos. En general, estos hemitioacetales aislables son cíclicos, lo que desfavorece la disociación, y a menudo se pueden estabilizar aún más con la presencia de ácido. ^[2] Una clase importante son los S-glucósidos , como el octiltioglucósido , que se forman mediante una reacción entre tioles y azúcares. Otros ejemplos incluyen el 2- hidroxitetrahidrotiofeno ^[3] y el fármaco anti-VIH Lamivudina . ^[4] Otra clase de hemitioacetales aislables se deriva de grupos carbonilo que forman hidratos estables. Por ejemplo, los tioles reaccionan con hexafluoroacetona trihidrato para dar hemitioacetales, que se pueden aislar. ^[5]

Hemitioacetales en la naturaleza

La glioxalasa I , que forma parte del sistema de glioxalasa presente en el citosol , cataliza la conversión de α-oxoaldehído (RC(O)CHO) y el tiol glutatión (abreviado GSH) en derivados de S-2-hidroxiacilglutatión [RCH(OH)CO-SG]. El mecanismo catalítico implica un aducto intermedio de hemitioacetal [RCOCH(OH)-SG]. La reacción espontánea forma metilglioxal -glutatión hemitioacetal y glioxalasa I humana. ^[6]

También se utiliza un hemitioacetal en el mecanismo de la prenilcisteína liasa . En el mecanismo catalítico, la S-farnesilcisteína se oxida mediante una flavina a un ion tiocarbenio. El ion tiocarbenio se hidroliza para formar el hemitioacetal:

Después de su formación, el hemitioacetal se descompone en peróxido de hidrógeno , farnesal y cisteína . ^[7]

Referencias

^ IUPAC , Compendio de terminología química , 2.ª edición (el "Libro de oro") (1997). Versión corregida en línea: (2006–) "tiohemiacetales". doi :10.1351/goldbook.T06355
^ Barnett, Ronald E.; Jencks, William P. (noviembre de 1969). "Catálisis de base controlada por difusión y concertada en la descomposición de hemitioacetales". Journal of the American Chemical Society . 91 (24): 6758–6765. doi :10.1021/ja01052a038.
^ Cox, JM; Owen, LN (1967). "Hemitioacetales cíclicos: análogos de tioazúcares con azufre en el anillo". Journal of the Chemical Society C: Organic : 1130. doi :10.1039/J39670001130.
^ Milton, John; Brand, Stephen; Jones, Martin F.; Rayner, Christopher M. (septiembre de 1995). "Síntesis enzimática enantioselectiva del agente antiviral lamivudina (3TC™)". Tetrahedron Letters . 36 (38): 6961–6964. doi :10.1016/0040-4039(95)01380-Z.
^ Field, Lamar; Sweetman, BJ; Bellas, Michael (julio de 1969). "Química orgánica del azufre con orientación biológica. II. Formación de hemimercaptales o hemimercaptoles (sulfuros de .alfa.-hidroxi) como medio de latencia de tioles". Journal of Medicinal Chemistry . 12 (4): 624–628. doi :10.1021/jm00304a014. PMID 5793152.
^ Thornalley, PJ (1 de diciembre de 2003). "Glioxalasa I: estructura, función y un papel crítico en la defensa enzimática contra la glicación". Biochemical Society Transactions . 31 (6): 1343–1348. doi :10.1042/bst0311343. PMID 14641060.
^ Digits, JA; Pyun, H.-J.; Coates, RM; Casey, PJ (16 de agosto de 2002). "Estereoespecificidad y mecanismo cinético de la prenilcisteína liasa humana, una tioéter oxidasa inusual". Journal of Biological Chemistry . 277 (43): 41086–41093. doi : 10.1074/jbc.M208069200 . PMID 12186880.

[1] IUPAC , Compendio de terminología química , 2.ª edición (el "Libro de oro") (1997). Versión corregida en línea: (2006–) "tiohemiacetales". doi :10.1351/goldbook.T06355

[2] Barnett, Ronald E.; Jencks, William P. (noviembre de 1969). "Catálisis de base controlada por difusión y concertada en la descomposición de hemitioacetales". Journal of the American Chemical Society . 91 (24): 6758–6765. doi :10.1021/ja01052a038.

[3] Cox, JM; Owen, LN (1967). "Hemitioacetales cíclicos: análogos de tioazúcares con azufre en el anillo". Journal of the Chemical Society C: Organic : 1130. doi :10.1039/J39670001130.

[4] Milton, John; Brand, Stephen; Jones, Martin F.; Rayner, Christopher M. (septiembre de 1995). "Síntesis enzimática enantioselectiva del agente antiviral lamivudina (3TC™)". Tetrahedron Letters . 36 (38): 6961–6964. doi :10.1016/0040-4039(95)01380-Z.

[5] Field, Lamar; Sweetman, BJ; Bellas, Michael (julio de 1969). "Química orgánica del azufre con orientación biológica. II. Formación de hemimercaptales o hemimercaptoles (sulfuros de .alfa.-hidroxi) como medio de latencia de tioles". Journal of Medicinal Chemistry . 12 (4): 624–628. doi :10.1021/jm00304a014. PMID 5793152.

[6] Thornalley, PJ (1 de diciembre de 2003). "Glioxalasa I: estructura, función y un papel crítico en la defensa enzimática contra la glicación". Biochemical Society Transactions . 31 (6): 1343–1348. doi :10.1042/bst0311343. PMID 14641060.

[7] Digits, JA; Pyun, H.-J.; Coates, RM; Casey, PJ (16 de agosto de 2002). "Estereoespecificidad y mecanismo cinético de la prenilcisteína liasa humana, una tioéter oxidasa inusual". Journal of Biological Chemistry . 277 (43): 41086–41093. doi : 10.1074/jbc.M208069200 . PMID 12186880.