المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الكيمياء
عدد المواضيع في هذا القسم 10173 موضوعاً
علم الكيمياء
الكيمياء التحليلية
الكيمياء الحياتية
الكيمياء العضوية
الكيمياء الفيزيائية
الكيمياء اللاعضوية
مواضيع اخرى في الكيمياء
الكيمياء الصناعية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
Measurement of position and momentum
2024-04-20
Probability wave amplitudes
2024-04-20
The uncertainty principle
2024-04-20
First principles of quantum mechanics
2024-04-20
أثر شطب العلامة التجارية على انقضاء حق الملكية
2024-04-20
Watching the electrons
2024-04-20

الأفعال التي تنصب مفعولين
23-12-2014
صيغ المبالغة
18-02-2015
الجملة الإنشائية وأقسامها
26-03-2015
اولاد الامام الحسين (عليه السلام)
3-04-2015
معاني صيغ الزيادة
17-02-2015
انواع التمور في العراق
27-5-2016

Conversion of IPP to Terpenoids  
  
14658   03:45 مساءً   date: 23-12-2019
Author : ..................
Book or Source : LibreTexts Project
Page and Part : .................


Read More
Date: 21-12-2019 1625
Date: 21-12-2019 1672
Date: 18-12-2019 1594

Conversion of IPP to Terpenoids

The electrophilic double bond isomerization catalyzed by IPP isomerase is a highly reversible reaction, with an equilibrium IPP:DMAPP ratio of about 6:1. In the next step of isoprenoid biosynthesis, the two five-carbon isomers condense to form a 10-carbon isoprenoid product called geranyl diphosphate (GPP).

image074.png

This is a nice example of an electrophilic addition/elimination mechanism:

image076.png

The first step is ionization of the electrophile - in other words, the leaving group departs and a carbocation intermediate is formed. In this case, the pyrophosphate group on DMAPP is the leaving group, and the electrophilic species is the resulting allylic carbocation.

image078.png

In the condensation (addition) step, the C3-C4 double bond in IPP attacks the positively-charged C1 of DMAPP, resulting in a new carbon-carbon bond and a second carbocation intermediate, this time at a tertiary carbon. In the elimination phase, proton abstraction leads to re-establishment of a double bond in the GPP product. Notice that the enzyme specifically takes the pro-R proton in this step.

To continue the chain elongation process, another IPP molecule can then condense, in a very similar reaction, with C1 of geranyl diphosphate to form a 15-carbon product called farnesyl diphosphate (FPP).

image080.png

How do we know that these are indeed SN1-like mechanisms with carbocation intermediates, rather than concerted SN2-like mechanisms? First of all, recall that the question of whether a substitution is dissociative (SN1-like) or associative (SN2-like) is not always clear-cut - it could be somewhere in between, like the protein prenyltransferase reaction. The protein prenyltransferase reaction and the isoprenoid chain elongation reactions are very similar: the electrophile is the same, but in the former the nucleophile is a thiolate, while in the latter the nucleophile is a pi bond.

image082.png

This difference in the identity of the nucleophilic species would lead one to predict that the chain elongation reaction has more SN1-like character than the protein prenylation reaction. A thiolate is a very powerful nucleophile, and thus is able to push the pyrophosphate leaving group off, implying some degree of SN2 character. The electrons in a pi bond, in contrast, are only weakly nucleophilic, and thus need to be pulled in by a powerful electrophile - ie. a carbocation.

So it makes perfect sense that the chain elongation reaction should more SN1-like than SN2-like. Is this in fact the case? We know how to answer this question experimentally - just run the reaction with fluorinated DMAPP or GPP substrates and observe how much the fluorines slow things down.

image084.png

If the reaction is SN1-like, the electron-withdrawing fluorines should destabilize the allylic carbocation intermediate and thus slow the reaction down considerably. If the mechanism is SN2-like, the fluorine substitutions should not have a noticeable effect, because a carbocation intermediate would not be formed. When this experiment was performed with FPP synthase, the results were dramatic: the presence of a single fluorine slowed down the rate of the reaction by a factor of about 60, while two and three fluorines resulted in a reaction that was 500,000 and 3 million times slower, respectively (J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 3926.) These results strongly suggest indicate the formation of a carbocation intermediate in an SN1-like displacement.

In this section, we will briefly examine the reaction catalyzed by an enzyme called squalene synthase, an important enzymatic transformation that involves some very interesting and unusual electrophilic additions, rearrangements, and reactive intermediates. This particular enzyme is also of interest because it represents a potential new target for cholesterol-lowering drugs.

Cholesterol, as we discussed earlier in this chapter, is derived from a 30-carbon isoprenoid molecule called squalene. Squalene, in turn, is derived from the condensation of two molecules of farnesyl diphosphate (FPP), a 15-carbon isoprenoid. You may recall that FPP is the product of the C4 to C1, or 'head to tail' electrophilic condensation of isoprenoid chains:

image216.png

The condensation of two molecules of FPP to form squalene, however, is something different: this is a 'head to head' condensation, where C1 of the first molecule forms a bond to C1 of the second. The chemistry involved is quite a bit more complicated.

image218.png

The first two steps are familiar: first, the pyrophosphate on one FPP molecule leaves (step 1), resulting in an allylic carbocation that is attacked by the C2-C3 π bond of the second molecule (step 2).

image220.png

This results in a new carbon-carbon bond between the two FPP molecules, but with incorrect C1 to C2 connectivity (remember, the overall reaction is a C1 to C1 condensation). In step 3, a proton is abstracted and the electrons from the broken C-H bond bridge across a 2-carbon gap to form a cyclopropyl intermediate.

In the second stage of squalene synthesis, the second pyrophosphate group leaves, generating a cyclopropylcarbinyl cation (step 4). Because this is a primary carbocation, you probably are wondering about how stable it could be (and thus how likely an intermediate). As it turns out, such carbocations are remarkably stable, due to favorable interactions between the empty orbital and orbitals on the three-membered ring (the level of bonding theory needed to really understand this idea is beyond the scope of this text, but you may learn about it if you take a class in advanced organic chemistry). What occurs next is an alkyl shift leading to a tertiary carbocation (step 5).

image222.png

Discussion of the final step (step 6) will need to be put off - this is a reduction with a hydride nucleophile derived from a coenzyme called NADPH. Although this may seem like an extremely convoluted (and perhaps unlikely!) mechanism, there is much experimental evidence to back it up.

 

image184.png

 




هي أحد فروع علم الكيمياء. ويدرس بنية وخواص وتفاعلات المركبات والمواد العضوية، أي المواد التي تحتوي على عناصر الكربون والهيدروجين والاوكسجين والنتروجين واحيانا الكبريت (كل ما يحتويه تركيب جسم الكائن الحي مثلا البروتين يحوي تلك العناصر). وكذلك دراسة البنية تتضمن استخدام المطيافية (مثل رنين مغناطيسي نووي) ومطيافية الكتلة والطرق الفيزيائية والكيميائية الأخرى لتحديد التركيب الكيميائي والصيغة الكيميائية للمركبات العضوية. إلى عناصر أخرى و تشمل:- كيمياء عضوية فلزية و كيمياء عضوية لا فلزية.


إن هذا العلم متشعب و متفرع و له علاقة بعلوم أخرى كثيرة ويعرف بكيمياء الكائنات الحية على اختلاف أنواعها عن طريق دراسة المكونات الخلوية لهذه الكائنات من حيث التراكيب الكيميائية لهذه المكونات ومناطق تواجدها ووظائفها الحيوية فضلا عن دراسة التفاعلات الحيوية المختلفة التي تحدث داخل هذه الخلايا الحية من حيث البناء والتخليق، أو من حيث الهدم وإنتاج الطاقة .


علم يقوم على دراسة خواص وبناء مختلف المواد والجسيمات التي تتكون منها هذه المواد وذلك تبعا لتركيبها وبنائها الكيميائيين وللظروف التي توجد فيها وعلى دراسة التفاعلات الكيميائية والاشكال الأخرى من التأثير المتبادل بين المواد تبعا لتركيبها الكيميائي وبنائها ، وللظروف الفيزيائية التي تحدث فيها هذه التفاعلات. يعود نشوء الكيمياء الفيزيائية إلى منتصف القرن الثامن عشر . فقد أدت المعلومات التي تجمعت حتى تلك الفترة في فرعي الفيزياء والكيمياء إلى فصل الكيمياء الفيزيائية كمادة علمية مستقلة ، كما ساعدت على تطورها فيما بعد .





عبر مؤسسة الإمام الرضا (ع) الخيرية.. ممثل المرجعية العليا يستقبل مجموعة من العوائل المتعففة ويقدم المساعدات اللازمة والضرورية لها
الأمين العام للعتبة الحسينية: العتبات المقدسة هي المظلة الروحية والملاذ الأمن لجميع أطياف الشعب العراقي تحت خيمة المرجعية العليا
بمشاركة (60) مشتركا..أكاديمية الوارث التابعة للعتبة الحسينية تسهم في تأهيل كادر العلاقات العامة في العتبة العسكرية عبر دورة تدريبية متخصصة
بناءً على تقييم شامل لمؤهلاتهم وأدائهم في المقابلة.. برنامج (رواد التبليغ) الذي تنفذه العتبة الحسينية يعلن قبول (30) طالبا ضمن دورته الأولى