obvykle je hydrolýza chemický proces, při kterém se k látce přidává molekula vody. Někdy toto přidání způsobuje rozdělení látky i molekuly vody na dvě části. Při takových reakcích získá jeden fragment cílové molekuly (nebo mateřské molekuly) vodíkový iont. Rozbije chemickou vazbu ve sloučenině.
SaltsEdit
běžný druh hydrolýzy nastává, když se ve vodě rozpustí sůl slabé kyseliny nebo slabé báze (nebo obojí). Voda spontánně ionizuje na hydroxidové anionty a hydroniové kationty. Sůl se také disociuje na své základní anionty a kationty. Například octan sodný disociuje ve vodě na sodné a acetátové ionty. Sodné ionty reagují velmi málo s hydroxidových iontů vzhledem k tomu, že acetátové ionty kombinují s ionty vodíku k výrobě kyseliny octové. V tomto případě je čistým výsledkem relativní přebytek hydroxidových iontů, čímž se získá základní roztok.
silné kyseliny také podléhají hydrolýze. Například, rozpouštění kyseliny sírové (H2SO4) ve vodě je doprovázen hydrolýzy dát vodíku a hydrogensíran sodný, kyselina sírová, kyselina je konjugovaná báze. Pro více technickou diskusi o tom, co se vyskytuje během takové hydrolýzy, viz Brønsted-Lowry acid-báze teorie.
Estery a amidesEdit
Kyselina–base-katalyzované hydrolýzy jsou velmi časté; jedním příkladem je hydrolýza amidů či esterů. K jejich hydrolýze dochází, když nukleofil (činidlo hledající jádro, např. voda nebo hydroxylový ion) napadá uhlík karbonylové skupiny esteru nebo amidu. Ve vodné bázi jsou hydroxylové ionty lepšími nukleofily než polární molekuly, jako je voda. V kyselinách se karbonylová skupina protonuje, což vede k mnohem snadnějšímu nukleofilnímu útoku. Produkty pro obě hydrolýzy jsou sloučeniny se skupinami karboxylových kyselin.
snad nejstarším komerčně praktikovaným příkladem esterové hydrolýzy je zmýdelnění (tvorba mýdla). Jedná se o hydrolýzu triglyceridu (tuku) s vodnou bází, jako je hydroxid sodný (NaOH). Během procesu se vytváří glycerol a mastné kyseliny reagují s bází a přeměňují je na soli. Tyto soli se nazývají mýdla, běžně používané v domácnostech.
kromě toho v živých systémech dochází k většině biochemických reakcí (včetně hydrolýzy ATP) během katalýzy enzymů. Katalytické působení enzymů umožňuje hydrolýzu bílkovin, tuků, olejů a sacharidů. Jako příklad lze považovat proteázy (enzymy, které napomáhají trávení tím, že způsobují hydrolýzu peptidových vazeb v proteinech). Oni katalyzují hydrolýzu vnitřní peptidové vazby v peptidových řetězcích, jako protiklad k exopeptidázy (další třídy enzymů, které katalyzují hydrolýzu terminální peptid dluhopisy, osvobozující jedno volné aminokyseliny v čase).
proteázy však katalyzují hydrolýzu všech druhů proteinů. Jejich působení je stereo-selektivní: Pouze bílkoviny s určitou terciární struktury jsou cílené jako jakási orientace v platnost je zapotřebí, aby místo amidu ve správné poloze pro katalýzu. Potřebné kontakty mezi enzymem a substrátem (proteiny) jsou vytvořeny, protože enzym záhyby tak, aby se tvoří štěrbiny, do které substrát se hodí; štěrbinová také obsahuje katalytické skupiny. Proto proteiny, které se nevejdou do štěrbiny, nebudou podrobeny hydrolýze. Tato specificita zachovává integritu jiných proteinů, jako jsou hormony, a proto biologický systém nadále funguje normálně.
při hydrolýze se amid přeměňuje na karboxylovou kyselinu a Amin nebo amoniak (které se v přítomnosti kyseliny okamžitě převádějí na amonné soli). Jedna ze dvou kyslíkových skupin na karboxylové kyselině je odvozena z molekuly vody a Amin (nebo amoniak) získává vodíkový iont. Hydrolýza peptidů poskytuje aminokyseliny.
mnoho polyamidových polymerů, jako je nylon 6,6, hydrolyzuje v přítomnosti silných kyselin. Tento proces vede k depolymeraci. Z tohoto důvodu nylonové výrobky selhávají štěpením, když jsou vystaveny malému množství kyselé vody. Polyestery jsou také citlivé na podobné reakce degradace polymerů. Problém je znám jako praskání životního prostředí.
ATPEdit
hydrolýza souvisí s energetickým metabolismem a ukládáním. Všechny živé buňky vyžadují nepřetržitý přísun energie pro dva hlavní účely: biosyntéza mikro a makromolekul a aktivní transport iontů a molekul přes buněčné membrány. Energie získaná oxidací živin se nepoužívá přímo, ale pomocí složité a dlouhé sekvence reakcí je směrována do speciální molekuly pro ukládání energie, adenosintrifosfátu (ATP). Molekula ATP obsahuje pyrofosfátové vazby (vazby vytvořené při spojení dvou fosfátových jednotek dohromady), které v případě potřeby uvolňují energii. ATP může podstoupit hydrolýzu dvěma způsoby: Za prvé, odstranění terminálního fosfátu tvoří adenosindifosfát (ADP) a anorganický fosfát, přičemž reakce:
ATP + H
2O → ADP + Pi
za Druhé, odstranění terminálu-difosfát, aby výnos adenosin monofosfát (AMP) a pyrofosfát. Ten obvykle prochází dalším štěpením na své dva fosfáty. To má za následek biosyntetické reakce, které se obvykle vyskytují v řetězcích, které mohou být poháněny ve směru syntézy, když fosfátové vazby prošly hydrolýzou.
Polysacharidyeditovat
monosacharidy mohou být spojeny dohromady glykosidickými vazbami, které mohou být štěpeny hydrolýzou. Dva, tři, několik nebo mnoho takto Spojených monosacharidů tvoří disacharidy, trisacharidy, oligosacharidy nebo polysacharidy. Enzymy, které hydrolyzují glykosidové vazby, se nazývají „glykosidové hydrolázy“ nebo „glykosidázy“.
nejznámějším disacharidem je sacharóza (stolní cukr). Hydrolýza sacharózy poskytuje glukózu a fruktózu. Invertáza je sacharáza používaná průmyslově pro hydrolýzu sacharózy na tzv. invertní cukr. Laktáza je nezbytná pro trávicí hydrolýzu laktózy v mléce; mnoho dospělých lidí neprodukuje laktázu a nemůže trávit laktózu v mléce.
hydrolýza polysacharidů na rozpustné cukry může být rozpoznána jako sacharifikace. Slad vyrobený z ječmene, který se používá jako zdroj β-amyláza štěpí škrob na disacharid maltózu, které mohou být použity kvasinky k výrobě piva. Jiné enzymy amylázy mohou přeměnit škrob na glukózu nebo na oligosacharidy. Celulóza se nejprve hydrolyzuje na cellobiózu celulázou a poté se cellobióza dále hydrolyzuje na glukózu beta-glukosidázou. Přežvýkavci, jako jsou krávy, jsou schopni hydrolyzovat celulózu na cellobiózu a poté glukózu díky symbiotickým bakteriím, které produkují celulázy.
Metal aqua ionsEdit
Kovové ionty jsou Lewis kyseliny a ve vodném roztoku tvoří kovové aquo komplexů obecného vzorce M(H2O)nm+. Vodní ionty procházejí hydrolýzou ve větší či menší míře. První krok hydrolýzy je dána obecně jako
M(H2O)nm+ + H2O ⇌ M(H2O)n−1(OH)(m−1)+ + H3O+
Tak aqua kationty se chovají jako kyseliny, pokud jde o Brønsted-Lowryho kyselina-base teorie. Tento efekt je snadno vysvětlit tím, že vzhledem k induktivní účinek kladně nabitých kovových iontů, což oslabuje vazby O-H z připojené molekuly vody, což osvobození proton relativně snadné.
disociační konstanta, pKa, pro tuto reakci je víceméně lineárně příbuzná poměru náboje k velikosti kovového iontu. Ionty s nízkými náboji, jako je Na+, jsou velmi slabé kyseliny s téměř nepostřehnutelnou hydrolýzou. Velké dvojmocné ionty jako Ca2+, Zn2+, Sn2+ a Pb2+ mají pKa 6 nebo více a by za normálních okolností být klasifikovány jako kyseliny, ale malé dvojmocné ionty jako je Be2+ podstoupí rozsáhlé hydrolýze. Trojmocné ionty jako Al3+ a Fe3+ jsou slabé kyseliny, jejichž pKa je srovnatelná s kyselinou octovou. Roztoky solí, jako jsou BeCl2 nebo Al(NO3)3 ve vodě jsou výrazně kyselé; hydrolýza může být potlačena přidáním kyseliny, jako jsou kyselina dusičná, což je roztok kyselejší.
hydrolýza může pokračovat po prvním kroku, často s tvorbou polynukleárních druhů procesem olace. Některé „exotické“ druhy, jako je Sn3 (OH)42+, jsou dobře charakterizovány. Hydrolýza má tendenci postupovat, když pH stoupá, což v mnoha případech vede ke srážení hydroxidu, jako je Al (OH) 3 nebo alo (OH). Tyto látky, hlavní složky bauxitu, jsou známé jako laterity a jsou tvořeny vyluhováním většiny iontů jiných než hliník a železo z hornin a následnou hydrolýzou zbývajícího hliníku a železa.