הידרוקסילציה

הידרוקסילציה היא תגובה כימית של הכנסת הידרוקסיל (OH-) לתוך תרכובת אורגנית. משתמשים בביוכימיה לתאר פעולה כימית של הכנסת כוהל OH- לתוך מולקולה בעל מטען חיובי,

תגובות הידרוקסילציה

הידרוקסילציות סינתטיות

התקנת קבוצות הידרוקסיל לתוך תרכובות אורגניות יכולה להיות מושפעת מזרזי מתכת שונים. זרזים רבים כאלה הם ביומימטיים, כלומר הם נוצרו בהשראת או נועדו לחקות אנזימים כגון ציטוכרום P450.

בעוד שהידרוקסילציות רבות מכניסות אטומי חמצן לקשרי C-H, חלק מהתגובות מוסיפות קבוצות OH למצעים בלתי רוויים. דיהידרוקסילציית שרפלס היא תגובה כזו: היא הופכת אלקנים לדיולים . קבוצות ההידרוקסי מסופקות על ידי מימן על-חמצני, שמתווסף על פני הקשר הכפול של האלקנים.

הידרוקסילציה ביולוגית

בביוכימיה, תגובות הידרוקסילציה מתאפשרות לעיתים קרובות על ידי אנזימים הנקראים הידרוקסילאזים. קשר C-H הופך לאלכוהול על ידי החדרת אטום חמצן לקשר C-H. סטויכיומטריות אופייניות להידרוקסילציה של פחמימן גנרי הן אלה:

$2\mathrm{R}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}-\mathrm{H}+\mathrm{O}{\phantom{A}}_2⟶2\mathrm{R}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}-\mathrm{O}\mathrm{H}$

$\mathrm{R}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}-\mathrm{H}+\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{e}{\phantom{A}}^{-}+2\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}⟶\mathrm{R}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}-\mathrm{O}\mathrm{H}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

כיוון ש-$\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$ עצמו הוא חומר הידרוקסילציה איטי ולא סלקטיבי, נדרשים זרזים כדי להאיץ את קצב התהליך ולהחדיר סלקטיביות.

הידרוקסילציה היא לעיתים קרובות השלב הראשון בפירוק תרכובות אורגניות באוויר. הידרוקסילציה חשובה בניקוי רעלים מכיוון שהיא הופכת תרכובות ליפופיליות למוצרים מסיסים במים (הידרופיליים) אשר מוסרים בקלות רבה יותר על ידי הכליות או הכבד ומופרשים. תרופות מסוימות (לדוגמה, סטרואידים) מופעלות או מושבתות על ידי הידרוקסילציה.

דוגמה: ויטמין C

ניתן להסביר בדוגמה של ייצור ויטמין C שנחוץ ליצירת החלבון קולגן, המאפשר יצירת רקמות ועצמות יציבות, ושומר על נימי הדם והשיניים. במקרה של חוסר קיצוני בוויטמין C עלולים לחלות במחלת הצפדינה, אך כיום מקרים כאלה מועטים. מחלה זו הייתה נפוצה בעבר אצל מלחים שלא אכלו פירות וירקות טריים במשך שהותם הארוכה בים.

ויטמין C משמש כתורם אלקטרונים (מחזר) לשמונה אנזימים שונים: שלושה מהאנזימים משתתפים בהידרוקסילציה של קולגן. בתגובות אלו מתווספת קבוצת הידרוקסיל (OH) לחומצות האמינו פרולין וליזין, וכך מאפשרים למולקולת החלבון הזה לקבל את מבנה הסליל המשולש. שניים מהאנזימים נחוצים לסינתזה של קרניטין (carnitine) הנחוץ להעברת חומצות שומן למיטוכונדריה, ליצירת ATP. האנזים dopamine beta hydroxylase ההופך דופמין לנוראדרנלין אנזים המוסיף קבוצת אמיד להורמונים פפטידים ומגביר כך את יציבותם אנזים המשתתף במטבוליזם של טירוזין.

הערות שוליים

ערך זה הוא קצרמר בנושא כימיה. אתם מוזמנים לתרום לוויקיפדיה ולהרחיב אותו.