normalt er hydrolyse en kemisk proces, hvor et vandmolekyle tilsættes til et stof. Nogle gange får denne tilsætning både stof og vandmolekyle til at opdele i to dele. I sådanne reaktioner får et fragment af målmolekylet (eller modermolekylet) en hydrogenion. Det bryder en kemisk binding i forbindelsen.
SaltsEdit
en almindelig form for hydrolyse opstår, når et salt af en svag syre eller svag base (eller begge dele) opløses i vand. Vand ioniseres spontant til hydronium-anioner og hydronium-kationer. Saltet adskiller sig også i dets bestanddele anioner og kationer. For eksempel dissocieres natriumacetat i vand til natrium-og acetationer. Natriumioner reagerer meget lidt med hydroksidionerne, mens acetationer kombineres med hydroniumioner for at producere eddikesyre. I dette tilfælde er nettoresultatet et relativt overskud af hydroksidioner, hvilket giver en basisk opløsning.
stærke syrer gennemgår også hydrolyse. For eksempel ledsages opløsning af svovlsyre (H2SO4) i vand af hydrolyse for at give hydronium og bisulfat, svovlsyrens konjugatbase. For en mere teknisk diskussion af, hvad der sker under en sådan hydrolyse, se br.
estere og amidesEdit
syre–base-katalyserede hydrolyser er meget almindelige; et eksempel er hydrolyse af amider eller estere. Deres hydrolyse opstår, når nukleofilen (et kernesøgende middel, f.eks. vand eller hydroksylion) angriber carbonet i carbonylgruppen af esteren eller amidet. I en vandig base er hydroksylioner bedre nukleofiler end polære molekyler, såsom vand. I syrer bliver carbonylgruppen protoneret, og dette fører til et meget lettere nukleofilt angreb. Produkterne til begge hydrolyser er forbindelser med carboksilsyregrupper.
måske er det ældste kommercielt praktiserede eksempel på esterhydrolyse forsæbning (dannelse af sæbe). Det er hydrolysen af et triglycerid (fedt) med en vandig base, såsom natriumhydroksid (NaOH). Under processen dannes glycerol, og fedtsyrerne reagerer med basen og omdanner dem til salte. Disse salte kaldes sæber, der almindeligvis anvendes i husholdninger.
derudover finder de fleste biokemiske reaktioner (herunder ATP-hydrolyse) i levende systemer sted under katalysen. Den katalytiske virkning tillader hydrolyse af proteiner, fedtstoffer, olier og kulhydrater. Som et eksempel kan man overveje proteaser, der hjælper fordøjelsen ved at forårsage hydrolyse af peptidbindinger i proteiner). De katalyserer hydrolysen af indvendige peptidbindinger i peptidkæder, i modsætning til eksopeptidaser, der katalyserer hydrolysen af terminale peptidbindinger, der frigiver en fri aminosyre ad gangen).
proteaser katalyserer imidlertid ikke hydrolysen af alle slags proteiner. Deres handling er stereo-selektiv: kun proteiner med en bestemt tertiær struktur er målrettet, da der er behov for en slags orienteringskraft for at placere amidgruppen i den rigtige position til katalyse. De nødvendige kontakter mellem et fermium og dets substrater (proteiner) skabes, fordi fermentet foldes på en sådan måde, at der dannes en sprække, hvori substratet passer; spalten indeholder også de katalytiske grupper. Derfor vil proteiner, der ikke passer ind i spalten, ikke undergå hydrolyse. Denne specificitet bevarer integriteten af andre proteiner, såsom hormoner, og derfor fortsætter det biologiske system med at fungere normalt.
ved hydrolyse omdannes et amid til en carboksilsyre og en amin eller ammoniak (som i nærværelse af syre straks omdannes til ammoniumsalte). En af de to iltgrupper på carboksilsyren er afledt af et vandmolekyle, og aminen (eller ammoniak) får hydrogenionen. Hydrolysen af peptider giver aminosyrer.
mange polyamidpolymerer såsom nylon 6,6 hydrolys i nærvær af stærke syrer. Processen fører til depolymerisering. Af denne grund mislykkes nylonprodukter ved brud, når de udsættes for små mængder surt vand. Polyestere er også modtagelige for lignende polymernedbrydningsreaktioner. Problemet er kendt som miljømæssig stress revner.
ATPEdit
hydrolyse er relateret til energi metabolisme og opbevaring. Alle levende celler kræver en kontinuerlig forsyning af energi til to hovedformål: biosyntesen af mikro-og makromolekyler og den aktive transport af ioner og molekyler på tværs af cellemembraner. Den energi, der stammer fra iltning af næringsstoffer, anvendes ikke direkte, men ved hjælp af en kompleks og lang række reaktioner kanaliseres den ind i et specielt energilagringsmolekyle, adenosintrifosfat (ATP). ATP-molekylet indeholder pyrophosphatforbindelser (bindinger dannet, når to fosfatenheder kombineres sammen), der frigiver energi, når det er nødvendigt. ATP kan gennemgå hydrolyse på to måder: For det første fjernelse af terminalt phosphat til dannelse af adenosindiphosphat (ADP) og uorganisk phosphat med reaktionen:
ATP + H
2o-Kurt ADP + Pi
for det andet fjernelse af et terminalt diphosphat for at give adenosinmonophosphat (AMP) og pyrophosphat. Sidstnævnte gennemgår normalt yderligere spaltning i dets to bestanddele fosfater. Dette resulterer i biosyntesereaktioner, som normalt forekommer i kæder, der kan drives i synteseretningen, når fosfatbindingerne har gennemgået hydrolyse.
Polysacchariderrediger
monosaccharider kan bindes sammen af glycosidbindinger, som kan spaltes ved hydrolyse. To, tre, flere eller mange monosaccharider, der således er forbundet, danner henholdsvis disaccharider, trisaccharider, oligosaccharider eller polysaccharider. Glycosidbindinger kaldes” glycosidhydrolaser “eller”glycosidaser”.
det mest kendte disaccharid er saccharose (bordsukker). Hydrolyse af saccharose giver glucose og fructose. Invertase er en sucrase, der anvendes industrielt til hydrolyse af saccharose til såkaldt invertsukker. Lactase er afgørende for fordøjelseshydrolyse af lactose i mælk; mange voksne mennesker producerer ikke lactase og kan ikke fordøje lactosen i mælk.
hydrolysen af polysaccharider til opløselige sukkerarter kan genkendes som saccharificering. Malt fremstillet af byg bruges som en kilde til kur-amylase til at nedbryde stivelse i disaccharidmaltosen, som kan bruges af gær til at producere øl. Stivelse kan omdannes til glucose eller oligosaccharider. Cellulose hydrolyseres først til cellobiose ved cellulase, og derefter hydrolyseres cellobiose yderligere til glucose ved beta-glucosidase. Drøvtyggere som køer er i stand til at hydrolysere cellulose til cellobiose og derefter glukose på grund af symbiotiske bakterier, der producerer cellulaser.
metalvandrediger
metalioner er Leversyrer, og i vandig opløsning danner de metalakvo-komplekser med den generelle formel M(H2O)nm+. Vandionerne gennemgår hydrolyse i større eller mindre grad. Det første hydrolysetrin gives generisk som
m(H2O)nm+ + H2O Kurt m(H2O)n−1(OH)(m−1)+ + H3O+
således opfører vandkationerne sig som syrer i form af BR-Kurststed-lavsyrebaseteori. Denne effekt forklares let ved at overveje den induktive virkning af den positivt ladede metalion, som svækker O-H-bindingen af et bundet vandmolekyle, hvilket gør frigørelsen af en proton relativt let.
dissociationskonstanten, pKa, for denne reaktion er mere eller mindre lineært relateret til forholdet mellem ladning og størrelse af metalionen. Ioner med lave ladninger, såsom Na+, er meget svage syrer med næsten umærkelig hydrolyse. Store divalente ioner såsom Ca2+, SN2+, Sn2 + og Pb2+ har en pKa på 6 eller mere og vil normalt ikke blive klassificeret som syrer, men små divalente ioner såsom Be2+ gennemgår omfattende hydrolyse. Trivalente ioner som Al3 + og Fe3 + er svage syrer, hvis pKa er sammenlignelig med eddikesyre. Opløsninger af salte såsom BeCl2 eller al (NO3)3 i vand er mærkbart sure; hydrolysen kan undertrykkes ved at tilsætte en syre, såsom salpetersyre, hvilket gør opløsningen surere.
hydrolyse kan fortsætte ud over det første trin, ofte med dannelsen af polynukleære arter via olationsprocessen. Nogle” eksotiske ” arter som Sn3(OH)42+ er godt karakteriseret. Hydrolyse har tendens til at fortsætte, når pH stiger, hvilket i mange tilfælde fører til udfældning af et hydroksid, såsom Al(OH)3 eller AlO(OH). Disse stoffer, vigtigste bestanddele af bauksit, er kendt som lateritter og dannes ved udvaskning fra klipper af de fleste andre ioner end aluminium og jern og efterfølgende hydrolyse af det resterende aluminium og jern.