Hidroxilações sintéticasEditar
Instalar grupos hidroxil em compostos orgânicos pode ser efectuado por vários catalisadores metálicos. Muitos destes catalisadores são biomiméticos, ou seja, são inspirados ou destinados a imitar enzimas como o citocromo P450.
Quando muitas hidroxilações inserem átomos O em ligações C-H, algumas reacções adicionam grupos OH a substratos insaturados. A dihidroxilação Sharpless é uma reação: ela converte alcenos em dióis. Os grupos hidroxi são fornecidos pelo peróxido de hidrogênio, que adiciona através da dupla ligação de alcenos.
Hidroxilação BiológicaEditar
Na bioquímica, as reações de hidroxilação são frequentemente facilitadas por enzimas chamadas hidroxilases. Uma ligação C-H é convertida em álcool pela inserção de um átomo de oxigênio em uma ligação C-H. Estequiometrias típicas para a hidroxilação de um hidrocarboneto genérico são estas:
2 R3C-H + O2 → 2 R3C-OH R3C-H + O2 + 2e- + 2 H+ → R3C-OH + H2O
Desde que o próprio O2 é um agente hidroxilante lento e pouco selectivo, são necessários catalisadores para acelerar o ritmo do processo e para introduzir selectividade.
Hidroxilação é frequentemente o primeiro passo na degradação dos compostos orgânicos no ar. A hidroxilação é importante na desintoxicação, pois converte os compostos lipofílicos em produtos hidrossolúveis (hidrofílicos) que são mais facilmente removidos pelos rins ou fígado e excretados. Alguns medicamentos (por exemplo, esteróides) são ativados ou desativados pela hidroxilação.
O principal agente de hidroxilação na natureza é o citocromo P-450, do qual são conhecidas centenas de variações. Outros agentes hidroxilantes incluem flavinas, hidroxilases dependentes de alfa-ketoglutarato e algumas hidroxilases de ferro.
Passos em um mecanismo de ricochete de oxigênio que explica muitas hidroxilações catalisadas pelo ferro: abstracção de H-atom, ricochete de oxigénio, descomplexação do álcool.
De proteínasEditar
A hidroxilação de proteínas ocorre como uma modificação pós-tradução, e é catalisada por dioxigenases dependentes de 2-oxiglutarato. Quando as moléculas são hidroxiladas, elas se tornam mais solúveis em água, o que afeta sua estrutura e função. Pode ocorrer em vários aminoácidos, como lisina, asparagina, aspartato e histidina, mas o resíduo de aminoácidos hidroxilados mais frequentemente nas proteínas humanas é a prolina. Isto deve-se ao facto do colagénio constituir cerca de 25-35% das proteínas do nosso organismo e conter uma hidroxiprolina em quase todos os 3 resíduos na sua sequência de aminoácidos. O colágeno consiste em resíduos de 3-hidroxiprolina e 4-hidroxiprolina. A hidroxilação ocorre no átomo γ-C, formando a hidroxiprolina (Hyp), que estabiliza a estrutura secundária do colágeno devido aos fortes efeitos eletronegativos do oxigênio. A hidroxilação da linha é também um componente vital da resposta à hipoxia através de factores induzíveis pela hipoxia. Em alguns casos, a prolina pode ser hidroxilada no seu átomo β-C. A lisina também pode ser hidroxilada no seu átomo δ-C, formando a hidroxilisina (Hyl).
Estas três reacções são catalisadas por enzimas muito grandes, multi-subunidades prolil 4-hidroxilase, prolil 3-hidroxilase e lisil 5-hidroxilase, respectivamente. Essas reações requerem ferro (assim como oxigênio molecular e α-ketoglutarato) para realizar a oxidação, e utilizam ácido ascórbico (vitamina C) para devolver o ferro ao seu estado reduzido. A privação do ascorbato leva a deficiências na hidroxilação da prolina, o que leva a uma menor estabilidade do colágeno, que se pode manifestar como o escorbuto da doença. Uma vez que os citrinos são ricos em vitamina C, os marinheiros britânicos receberam limas para combater o escorbuto em longas viagens oceânicas; por isso, foram chamados de “limas”.
Proteínas endógenas severais contêm hidroxifenilalanina e resíduos de hidroxitirosina. Estes resíduos são formados devido à hidroxilação da fenilalanina e tirosina, um processo no qual a hidroxilação converte os resíduos de fenilalanina em resíduos de tirosina. Isto é muito importante nos organismos vivos para ajudá-los a controlar o excesso de resíduos de fenilalanina. A hidroxilação dos resíduos de tirosina também é muito vital nos organismos vivos porque a hidroxilação em C-3 de tirosina cria 3,4- dihidroxifenilalanina (DOPA), que é um precursor dos hormônios e pode ser convertida em dopamina.