加水分解・脱水合成

有機合成の主要な反応として、加水分解と脱水合成がある。この2つの反応は、工業的・実験的に利用されるだけでなく、生体系でも特に重要な反応である。これらは私たちの代謝活動において重要な役割を担っており、常に酵素を介した選択的な加水分解や脱水合成の対象になっています。

加水分解

Hydrolysisはギリシャ語に由来する言葉で、hydroは水、lysisは分離を意味し、これにより「水による分離」の意味を持つ。分子が水分子を得て、いくつかの部分に分解される場合、この過程は加水分解と呼ばれます。結合の切断は分解過程であることが知られているため、生体系に当てはめるとこの反応は異化反応となる。すべての結合が加水分解されるわけではありません。一般的な例としては、弱酸塩や塩基性塩の加水分解、エステルやアミドの加水分解、多糖類やタンパク質などの生体分子の加水分解がある。弱い酸や塩基の塩を水に加えると、水は自然にH+とOH-に分解され、共役の塩基や酸を形成し、中性の酸や塩基依存物質となる。エステル結合やアミド結合は、有機合成反応や生体系で加水分解される。

加水分解は結合が切れる過程であるため、エネルギーを放出する方法である。私たちの体内でエネルギーが放出される際の主要な反応です。私たちが食物として食べた複雑な分子は、さまざまな酵素によって単純な分子に分解され、放出されたエネルギーはATPに蓄えられる。ATPは体のエネルギー通貨である。生合成や細胞膜を介した物質の能動輸送のためにエネルギーが必要になると、ATPが加水分解され、蓄積されたエネルギーが放出される。

脱水合成

脱水合成とは、その名の通り、水分子を取り除いて分子を合成することである。その方法は大きく分けて2つあります。一つは、不飽和結合を作る物質から水分子を取り除く方法である。これは、OH-onをOH2+にプロトン化することで、良好な脱離基を作ることができます。濃縮物などの脱水剤。濃硫酸。この反応には、リン酸や酸化アルミニウムがよく使われる。また、2つに分かれた分子を、一方の分子からOH-を、もう一方の分子からH+を取り除くことで、1つの大きな分子に合体させる方法もある。ヒドロキシルアルドール縮合、エステル合成、アミド合成などの有機反応に使用されます。第二のカテゴリーは、生物系における分子の生合成に使用される。

単糖や二糖を用いた多糖類の合成、アミノ酸を用いたタンパク質の合成がその代表例である。ここでは結合の形成を伴う反応であるため、同化反応となる。加水分解とは異なり、これらの縮合反応にはエネルギーが必要である。有機合成化学では熱や圧力などの形で、生体系ではATPの加水分解によって提供される。

加水分解合成と脱水合成の違いは何ですか？

-加水分解は水分子を系に加える過程であるが、脱水合成は水分子を系から取り除く過程である。