Química Orgânica 2 · Hidrólise e esterificação
Penicilina G acila a serina: abertura do anel β-lactâmico
Condições: transpeptidase active site (serine nucleophile)
Desenhe este problema você mesmo
Arraste dos elétrons que se movem até onde eles vão, ou toque em um e depois no outro. Cada seta é verificada; Dica ajuda quando você travar. Não precisa de conta.
O mecanismo, passo a passo
Próximo mostra as setas curvas de cada passo e as explica. Os passos escritos estão abaixo.
Ler todos os 3 passos escritos
A serina ataca a carbonila β-lactâmica
A transpeptidase normalmente usa essa serina para cortar a extremidade D-Ala–D-Ala de uma fita de peptidoglicano, e a penicilina imita esse substrato. Uma base geral no sítio ativo, representada como 1H-imidazol (modelo assumido), remove o próton O–H da serina enquanto o oxigênio se adiciona à carbonila β-lactâmica; o anel fundido de quatro membros é tensionado e seu nitrogênio piramidal quase não doa elétrons para a C=O, por isso essa amida é incomumente eletrofílica.
As setas curvas
- O nitrogênio básico do anel do imidazol arranca o próton da hidroxila da serina.
- O par da ligação O–H torna-se a nova ligação entre o oxigênio da serina e o carbono carbonílico β-lactâmico.
- O par π da C=O migra para o oxigênio, gerando o oxiânion tetraédrico.
O anel β-lactâmico se abre
O oxiânion refaz a C=O e a ligação C–N do anel de quatro membros se rompe, aliviando a tensão do anel. Ao sair, o nitrogênio captura o próton do imidazólio e termina como o N–H neutro do anel tiazolidínico, e não como um ânion amideto.
As setas curvas
- O par isolado do oxiânion refaz a ligação π da carbonila.
- A ligação C–N tensionada do anel se rompe e seu par forma uma ligação N–H com o próton do imidazólio.
- O par da ligação N–H do imidazólio volta para o nitrogênio, regenerando a base.
Éster peniciloil–serina
A serina agora é um éster da penicilina aberta, a peniciloil-enzima. O aduto volumoso e rígido impede o acesso da água ao éster, de modo que a desacilação é extremamente lenta e a enzima permanece inativa; a reticulação da parede celular bacteriana para. Os três estereocentros mantêm a configuração, pois nenhum deles é afetado.
O que você vai praticar
Desenhe como a penicilina G inativa uma transpeptidase: ataque do oxigênio da serina, assistido por base, à carbonila β-lactâmica e, em seguida, abertura do anel com o nitrogênio da lactama captando um próton, formando o éster peniciloil–serina.
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