vanligvis hydrolyse er en kjemisk prosess der et molekyl vann tilsettes til et stoff. Noen ganger fører dette til at både stoff og vannmolekyl deles i to deler. I slike reaksjoner får et fragment av målmolekylet (eller foreldremolekylet) en hydrogenion. Det bryter en kjemisk binding i forbindelsen.
Saltrediger
en vanlig form for hydrolyse oppstår når et salt av svak syre eller svak base (eller begge deler) oppløses i vann. Vann ioniserer spontant til hydroksidanioner og hydroniumkationer. Saltet dissosierer også til dets bestanddeler anioner og kationer. For eksempel dissosierer natriumacetat i vann til natrium-og acetationer. Natriumioner reagerer svært lite med hydroksidioner mens acetationer kombineres med hydroniumioner for å produsere eddiksyre. I dette tilfellet er nettoresultatet et relativt overskudd av hydroksidioner, noe som gir en basisk løsning.
Sterke syrer gjennomgår også hydrolyse. For eksempel er oppløsning av svovelsyre (H2SO4) i vann ledsaget av hydrolyse for å gi hydronium og bisulfat, svovelsyrens konjugatbase. For en mer teknisk diskusjon av hva som skjer under en slik hydrolyse, se Brø-Lowry syre-base teori.
Estere og amidesEdit
Syre–base-katalysert hydrolyse er svært vanlig; et eksempel er hydrolysen av amider eller estere. Hydrolysen oppstår når nukleofilen (et kjernesøkende middel, f. eks. vann eller hydroksylion) angriper karbonet i karbonylgruppen av esteren eller amidet. I en vandig base er hydroksylioner bedre nukleofiler enn polare molekyler som vann. I syrer blir karbonylgruppen protonert, og dette fører til et mye lettere nukleofilt angrep. Produktene for begge hydrolysene er forbindelser med karboksylsyregrupper.
kanskje det eldste kommersielt praktiserte eksempelet på esterhydrolyse er forsåpning (dannelse av såpe). Det er hydrolysen av et triglyserid (fett) med en vandig base som natriumhydroksyd (NaOH). Under prosessen dannes glyserol, og fettsyrene reagerer med basen, omdanner dem til salter. Disse saltene kalles såper, som vanligvis brukes i husholdninger.
i tillegg, i levende systemer, finner de fleste biokjemiske reaksjoner (inkludert ATP-hydrolyse) sted under katalyse av enzymer. Den katalytiske virkningen av enzymer tillater hydrolyse av proteiner, fett, oljer og karbohydrater. Som et eksempel kan man vurdere proteaser (enzymer som hjelper fordøyelsen ved å forårsake hydrolyse av peptidbindinger i proteiner). De katalyserer hydrolysen av indre peptidbindinger i peptidkjeder, i motsetning til eksopeptidaser (en annen klasse enzymer, som katalyserer hydrolysen av terminale peptidbindinger, frigjør en fri aminosyre om gangen).
proteaser katalyserer imidlertid ikke hydrolysen av alle typer proteiner. Deres handling er stereo-selektiv: bare proteiner med en viss tertiær struktur er målrettet som en slags orienteringskraft er nødvendig for å plassere amidgruppen i riktig posisjon for katalyse. De nødvendige kontaktene mellom et enzym og dets substrater (proteiner) opprettes fordi enzymet bretter seg på en slik måte at det danner en spalte som substratet passer inn i; spalten inneholder også de katalytiske gruppene. Derfor vil proteiner som ikke passer inn i spalten ikke gjennomgå hydrolyse. Denne spesifisiteten bevarer integriteten til andre proteiner som hormoner, og derfor fortsetter det biologiske systemet å fungere normalt.
ved hydrolyse omdannes et amid til en karboksylsyre og en amin eller ammoniakk(som i nærvær av syre umiddelbart omdannes til ammoniumsalter). En av de to oksygengruppene på karboksylsyren er avledet fra et vannmolekyl og aminen (eller ammoniakk) får hydrogenionet. Hydrolysen av peptider gir aminosyrer.
mange polyamidpolymerer som nylon 6,6 hydrolyse i nærvær av sterke syrer. Prosessen fører til depolymerisering. Av denne grunn mislykkes nylonprodukter ved brudd når de utsettes for små mengder surt vann. Polyestere er også utsatt for lignende polymerdegraderingsreaksjoner. Problemet er kjent som miljøstress cracking.
ATPEdit
Hydrolyse er relatert til energimetabolisme og lagring. Alle levende celler krever en kontinuerlig tilførsel av energi for to hovedformål: biosyntese av mikro-og makromolekyler, og aktiv transport av ioner og molekyler over cellemembraner. Energien avledet fra oksidasjon av næringsstoffer brukes ikke direkte, men ved hjelp av en kompleks og lang sekvens av reaksjoner kanaliseres den til et spesielt energilagringsmolekyl, adenosintrifosfat (ATP). ATP-molekylet inneholder pyrofosfatbindinger (bindinger dannet når to fosfatenheter kombineres) som frigjør energi når det trengs. ATP kan gjennomgå hydrolyse på to måter: For det første, fjerning av terminal fosfat for å danne adenosindifosfat (ADP) og uorganisk fosfat, med reaksjonen:
ATP + H
2O → ADP + Pi
For det Andre, fjerning av en terminal difosfat for å gi adenosinmonofosfat (AMP) OG pyrofosfat. Sistnevnte gjennomgår vanligvis ytterligere spaltning i sine to bestanddeler fosfater. Dette resulterer i biosyntesereaksjoner, som vanligvis forekommer i kjeder, som kan drives i syntesens retning når fosfatbindingene har gjennomgått hydrolyse.
Polysakkariderrediger
Monosakkarider kan kobles sammen av glykosidbindinger, som kan spaltes ved hydrolyse. To, tre, flere eller mange monosakkarider dermed koblet form disakkarider, trisakkarider, oligosakkarider eller polysakkarider, henholdsvis. Enzymer som hydrolyserer glykosidbindinger kalles «glykosidhydrolaser» eller «glykosidaser».
det mest kjente disakkaridet er sukrose (bordsukker). Hydrolyse av sukrose gir glukose og fruktose. Invertase er en sukrase som brukes industrielt for hydrolyse av sukrose til såkalt invertsukker. Laktase er viktig for fordøyelseshydrolyse av laktose i melk; mange voksne mennesker produserer ikke laktase og kan ikke fordøye laktosen i melk.
hydrolysen av polysakkarider til oppløselige sukkerarter kan gjenkjennes som sakkarifisering. Malt laget av bygg brukes som kilde til β-amylase for å bryte ned stivelse i disakkaridmaltosen, som kan brukes av gjær til å produsere øl. Andre amylase-enzymer kan omdanne stivelse til glukose eller til oligosakkarider. Cellulose hydrolyseres først til cellobiose ved cellulase og deretter hydrolyseres cellobiose videre til glukose ved beta-glukosidase. Drøvtyggere som kyr er i stand til å hydrolysere cellulose til cellobiose og deretter glukose på grunn av symbiotiske bakterier som produserer cellulaser.
metall aqua ionrediger
Metallioner Er Lewis syrer, og i vandig oppløsning danner de metall aquo komplekser av den generelle formel m(H2O)nm+. Aqua-ionene gjennomgår hydrolyse, i større eller mindre grad. Det første hydrolysetrinnet gis generelt som
m (H2O) nm + + H2O ⇌ M (H2O)n−1(OH)(M−1)+ + H3O+
slik oppfører aqua-kationene seg som syrer i Form Av Brø-Lowry syre-base teori. Denne effekten forklares lett ved å vurdere den induktive effekten av det positivt ladede metallionet, noe som svekker O-h-bindingen til et festet vannmolekyl, noe som gjør frigjøring av et proton relativt enkelt.
dissosiasjonskonstanten, pKa, for denne reaksjonen er mer eller mindre lineært relatert til forholdet mellom ladning og størrelse av metallionen. Ioner med lave ladninger, Som Na+ , er svært svake syrer med nesten umerkelig hydrolyse. Store divalente ioner Som Ca2+, Zn2+, Sn2 + Og Pb2 + har en pKa på 6 eller mer og vil normalt ikke bli klassifisert som syrer, men små divalente ioner som Be2+ gjennomgår omfattende hydrolyse. Trivalente ioner Som Al3 + Og Fe3 + er svake syrer hvis pKa er sammenlignbar med eddiksyre. Løsninger av salter som BeCl2 eller Al(NO3)3 i vann er merkbart sure; hydrolysen kan undertrykkes ved å tilsette en syre som salpetersyre, noe som gjør løsningen surere.
Hydrolyse kan gå utover det første trinnet, ofte med dannelsen av polynukleære arter via olasjonsprosessen. Noen «eksotiske» arter som Sn3 (OH)42+ er godt karakterisert. Hydrolyse har en tendens til å fortsette når pH stiger, noe som i mange tilfeller fører til utfelling av et hydroksyd som Al(OH)3 eller AlO(OH). Disse stoffene, hovedbestanddelene i bauksitt, er kjent som lateritter og dannes ved utvasking fra bergarter av de fleste andre ioner enn aluminium og jern og påfølgende hydrolyse av gjenværende aluminium og jern.