a hidrolízis általában olyan kémiai folyamat, amelyben egy anyaghoz vízmolekulát adnak. Néha ez a kiegészítés mind az anyagot, mind a vízmolekulát két részre osztja. Ilyen reakciókban a célmolekula (vagy az anyamolekula) egy fragmentuma hidrogéniont nyer. Megszakítja a kémiai kötést a vegyületben.
SaltsEdit
a hidrolízis általános fajtája akkor fordul elő, amikor egy gyenge sav vagy gyenge bázis (vagy mindkettő) sóját vízben oldják. A víz spontán ionizálódik hidroxid anionokká és hidrónium kationokká. A só az alkotó anionjaiba és kationjaiba is disszociál. Például a nátrium-acetát vízben nátrium-és acetátionokká disszociál. A nátriumionok nagyon kevéssé reagálnak a hidroxidionokkal, míg az acetátionok hidróniumionokkal kombinálva ecetsavat termelnek. Ebben az esetben a nettó eredmény a hidroxidionok relatív feleslege, amely bázikus oldatot eredményez.
az erős savak szintén hidrolízisen mennek keresztül. Például a kénsav (H2SO4) vízben való oldását hidrolízis kíséri, így hidróniumot és biszulfátot, a kénsav konjugált bázisát kapjuk. Az ilyen hidrolízis során bekövetkező technikai megbeszélés érdekében lásd: br Blockchain-Lowry sav-bázis elmélet.
észterek és
sav–bázis katalizált hidrolízisek nagyon gyakoriak; ilyen például az amidok vagy észterek hidrolízise. Hidrolízisük akkor következik be, amikor a nukleofil (magkereső szer, például víz vagy hidroxilion) megtámadja az észter vagy amid karbonilcsoportjának szénatomját. Vizes bázisban a hidroxilionok jobb nukleofilek, mint a poláris molekulák, például a víz. Savakban a karbonilcsoport protonálódik, ami sokkal könnyebb nukleofil támadáshoz vezet. Mindkét hidrolízis termékei karbonsavcsoportokkal rendelkező vegyületek.
az észter hidrolízisének talán a legrégebbi kereskedelmi forgalomban alkalmazott példája az elszappanosítás (szappanképződés). Ez egy triglicerid (zsír) hidrolízise vizes bázissal, például nátrium-hidroxiddal (NaOH). A folyamat során glicerin képződik, a zsírsavak pedig reagálnak a bázissal, sókká alakítva őket. Ezeket a sókat szappanoknak nevezik, amelyeket általában a háztartásokban használnak.
ezenkívül az élő rendszerekben a legtöbb biokémiai reakció (beleértve az ATP hidrolízist is) az enzimek katalízise során megy végbe. Az enzimek katalitikus hatása lehetővé teszi a fehérjék, zsírok, olajok, szénhidrátok hidrolízisét. Például figyelembe vehetjük a proteázokat (enzimek, amelyek elősegítik az emésztést azáltal, hogy a peptidkötések hidrolízisét okozzák a fehérjékben). Katalizálják a belső peptidkötések hidrolízisét a peptidláncokban, szemben az exopeptidázokkal (az enzimek egy másik osztálya, amely katalizálja a terminális peptidkötések hidrolízisét, egyszerre egy szabad aminosavat szabadítva fel).
a proteázok azonban nem katalizálják mindenféle fehérje hidrolízisét. Hatásuk sztereo-szelektív: csak bizonyos tercier szerkezetű fehérjéket céloznak meg, mivel valamilyen orientáló erőre van szükség ahhoz, hogy az amidcsoportot a katalízis megfelelő helyzetébe helyezzék. Az enzim és szubsztrátjai (fehérjék) közötti szükséges kapcsolatok azért jönnek létre, mert az enzim úgy hajtódik össze, hogy hasadékot képez, amelybe a szubsztrát illeszkedik; a hasadék tartalmazza a katalitikus csoportokat is. Ezért azok a fehérjék, amelyek nem illeszkednek a résbe, nem mennek keresztül hidrolízisen. Ez a specifitás megőrzi más fehérjék, például hormonok integritását, ezért a biológiai rendszer továbbra is normálisan működik.
a hidrolízis során az amid karbonsavvá, aminná vagy ammóniává alakul (amelyek sav jelenlétében azonnal ammóniumsókká alakulnak). A karbonsav két oxigéncsoportjának egyike egy vízmolekulából származik, az amin (vagy ammónia) pedig hidrogéniont nyer. A peptidek hidrolízise aminosavakat eredményez.
sok poliamid polimer, például a nejlon 6,6 erős savak jelenlétében hidrolizál. A folyamat depolimerizációhoz vezet. Emiatt a nylon termékek töréssel meghibásodnak, ha kis mennyiségű savas víznek vannak kitéve. A poliészterek hasonló polimer degradációs reakciókra is érzékenyek. A problémát környezeti stressz repedésnek nevezik.
ATPEdit
a hidrolízis az energia metabolizmusával és tárolásával kapcsolatos. Minden élő sejt folyamatos energiaellátást igényel két fő célra: a mikro-és makromolekulák bioszintézise, valamint az ionok és molekulák aktív transzportja a sejtmembránokon keresztül. A tápanyagok oxidációjából származó energiát nem közvetlenül használják fel, hanem egy összetett és hosszú reakciósorozat révén egy speciális energiatároló molekulába, az adenozin-trifoszfátba (ATP) vezetik. Az ATP molekula pirofoszfát-kötéseket tartalmaz (két foszfátegység kombinálásakor képződő kötések), amelyek szükség esetén energiát szabadítanak fel. Az ATP kétféle módon megy keresztül hidrolízisen: Először is, a terminális foszfát eltávolítása adenozin-difoszfát (ADP) és szervetlen foszfát képződése céljából, a következő reakcióval:
ATP + H
2o KB ADP + Pi
másodszor, a terminális difoszfát eltávolítása adenozin-monofoszfát (AMP) és pirofoszfát előállítására. Ez utóbbi általában további hasításon megy keresztül két alkotó foszfátjává. Ez bioszintézis reakciókat eredményez, amelyek általában láncokban fordulnak elő, amelyek a szintézis irányába hajthatók, amikor a foszfátkötések hidrolízisen mentek keresztül.
Poliszacharidokszerkesztés
a monoszacharidok glikozidkötésekkel kapcsolhatók össze,amelyek hidrolízissel hasíthatók. Két, három, több vagy sok monoszacharid így összekapcsolva diszacharidokat, triszacharidokat, oligoszacharidokat vagy poliszacharidokat képez. A glikozidkötéseket hidrolizáló enzimeket “glikozid-hidrolázoknak” vagy “glikozidázoknak”nevezzük.
a legismertebb diszacharid a szacharóz (asztali cukor). A szacharóz hidrolízise glükózt és fruktózt eredményez. Az invertáz egy szacharáz, amelyet iparilag használnak a szacharóz úgynevezett invertcukorrá történő hidrolízisére. A laktáz elengedhetetlen a tejben lévő laktóz emésztő hidrolíziséhez; sok felnőtt ember nem termel laktázt, és nem tudja megemészteni a tejben lévő laktózt.
a poliszacharidok oldható cukrokká történő hidrolízise szacharifikációként ismerhető fel. Az árpából készült malátát a következők forrásaként használják: MHz-amiláz a keményítő diszacharid maltózra bontására, amelyet az élesztő felhasználhat sör előállítására. Más amiláz enzimek átalakíthatják a keményítőt glükózzá vagy oligoszacharidokká. A cellulózt először cellulázzal hidrolizálják cellobiózzá, majd a cellobiózt béta-glükozidázzal tovább hidrolizálják glükózzá. A kérődzők, például a tehenek képesek a cellulózt cellobiózt, majd glükózt hidrolizálni a cellulázokat termelő szimbiotikus baktériumok miatt.
fém aqua ionokszerkesztés
a fémionok Lewis-savak, vizes oldatban pedig m(H2O)nm+általános képletű fém aquo-komplexeket képeznek. Az aqua-ionok nagyobb vagy kisebb mértékben hidrolízisen mennek keresztül. Az első hidrolízislépést általában
M(H2O)nm+ + H2O(H2O)N−1(OH)(m−1)+ + H3O+
így az aqua kationok savakként viselkednek a Br. Ez a hatás könnyen magyarázható a pozitív töltésű fémion induktív hatásának figyelembevételével, amely gyengíti a csatolt vízmolekula O-H kötését, így a proton felszabadulása viszonylag egyszerű.
ennek a reakciónak a disszociációs állandója, a pKa többé-kevésbé lineárisan kapcsolódik a fémion töltés-méret arányához. Az alacsony töltésű ionok, például a Na+ nagyon gyenge savak, szinte észrevehetetlen hidrolízissel. A nagy kétértékű ionok, mint például a Ca2+, a Zn2+, az Sn2+ és a Pb2+ pKa értéke 6 vagy annál nagyobb, és általában nem sorolhatók savak közé, de a kis kétértékű ionok, például a Be2+ kiterjedt hidrolízisen mennek keresztül. A háromértékű ionok, mint az Al3 + és a Fe3 + gyenge savak, amelyek pKa-ja hasonló az ecetsavéhoz. A sók, például a BeCl2 vagy az Al (NO3)3 oldatai vízben észrevehetően savasak; a hidrolízist sav, például salétromsav hozzáadásával elnyomhatjuk, így az oldat savasabbá válik.
a hidrolízis az első lépésen túl is folytatódhat, gyakran polinukleáris Fajok képződésével az oláció folyamatán keresztül. Néhány “egzotikus” faj, például az Sn3(OH)42+ jól jellemezhető. A hidrolízis általában a pH emelkedésével jár, ami sok esetben olyan hidroxid kicsapódásához vezet, mint Al(OH)3 vagy AlO(OH). Ezeket az anyagokat, a bauxit fő alkotóelemeit lateriteknek nevezik, és az alumínium és a vas kivételével a legtöbb Ion kőzetéből történő kimosódással, majd a maradék alumínium és vas hidrolízisével keletkeznek.