Acetilación

acetylation reaction

En química, la acetilación es una reacción orgánica en la que se introduce un grupo acetilo (CH3CO-) en una molécula. Esta reacción normalmente implica el uso de ácido acético (CH3COOH) o anhídrido acético (CH3CO)2O as el agente acetilante. El producto resultante se llama acetato.

En biología, la acetilación es un tipo de modificación postraduccional que implica la adición de un grupo acetilo a una proteína. Esta modificación puede alterar la actividad, la estabilidad o las interacciones de la proteína con otras moléculas. La acetilación es un proceso reversible que está regulado por enzimas llamadas histonas acetiltransferasas (HAT) e histonas desacetilasas (HDAC).

En este artículo, nos centramos únicamente en la acetilación en química.

1. Mecanismo de reacción de acetilación

El mecanismo específico de acetilación puede variar según los reactivos involucrados y los sustratos que se modifican.

Acetylation Reaction Mechanism

La sustitución de acilo nucleófilo se usa comúnmente en química orgánica, donde un grupo acetilo de un agente acetilante (como anhídrido acético o cloruro de acetilo) reemplaza un átomo de hidrógeno en la molécula objetivo.

  1. El agente acetilante reacciona con un catalizador ácido homogéneo o heterogéneo para generar un intermedio más reactivo, un catión.
  2. Este catión, un electrófilo, será atacado por el átomo nucleofílico (O, N o S) del sustrato para formar un intermedio tetraédrico.
  3. El grupo saliente (cloruro o acetato) parte para formar el producto acetilado final y regenerar el catalizador ácido.

La temperatura, el pH y la presencia de catalizadores pueden afectar significativamente la velocidad y la eficiencia del proceso de acetilación. Además, las propiedades químicas y la disposición espacial de la molécula objetivo pueden influir en la accesibilidad del sitio para la acetilación.

2. Agentes de acetilación

Los reactivos de acetilación comunes utilizados en química orgánica e industrial son el anhídrido acético, el cloruro de acetilo y el ácido acético.

Acetic Anhydride structure

El anhídrido acético es el reactivo más utilizado para la acetilación en el laboratorio y en la industria farmacéutica. Es relativamente económico y fácil de manejar. Sin embargo, tiene la desventaja de generar ácido acético como subproducto, que en ocasiones puede interferir con la reacción.

Acetyl chloride structure

El cloruro de acetilo es otro reactivo común para la acetilación. Es más reactivo que el anhídrido acético, pero también es más corrosivo y puede generar cloruro de hidrógeno gas como subproducto, que es nocivo y corrosivo para los equipos.

acetic acid structure

El ácido acético es económico y está ampliamente disponible y también se puede utilizar como agente de acetilación, pero da un bajo rendimiento y necesita un catalizador de deshidratación para minimizar el agua producida como subproducto, lo que favorece la reacción reversible ( desacetilación).

La elección del mejor reactivo de acetilación para una reacción particular dependerá de varios factores, incluido el sustrato, la selectividad deseada y el costo.

3. Ejemplos de reacciones de acetilación importantes

La aspirina (ácido acetilsalicílico) es un conocido analgésico y antiinflamatorio que se produce mediante la acetilación del ácido salicílico.

El acetaminofén (N-acetil-p-aminofenol) es otro analgésico y antiinflamatorio común, que se usa a menudo en niños y personas con estómagos sensibles. Se obtiene por N-acetilación de p-aminofenol.

Acetato de celulosa es un tipo de fibra sintética que se utiliza en ropa y tapicería de muebles. y filtros de cigarrillos. Se obtiene mediante la acetilación de la celulosa.

Los monoglicéridos acetilados se utilizan como emulsionantes y estabilizadores de alimentos en pan, helados y otros alimentos procesados.

El acetato de etilo es un disolvente común producido por la acetilación de etanol y utilizado en pinturas, revestimientos y adhesivos.

La N-acetilcisteína (NAC), formada por la N-acetilación de la cisteína, es un suplemento antioxidante que a veces se utiliza para tratar problemas respiratorios y otras afecciones.

3.1. Acetilación de Anilina

acetylation of aniline

La acetilación de la anilina es una reacción fundamental en la química orgánica, que transforma una amina básica en un intermedio valioso con diversas aplicaciones industriales y farmacéuticas.

En esta reacción, la anilina se acetila con anhídrido acético o cloruro de acetilo para producir acetanilida, que a menudo se utiliza como intermediario en la síntesis de tintes y productos farmacéuticos. Dependiendo del agente acetilante elegido, se forman como subproductos ácido acético o cloruro de hidrógeno.

3.2. Acetilación del ácido salicílico

acetylation of salicylic acid

La acetilación del ácido salicílico, también conocida como síntesis de aspirina, es un ejemplo clásico de química orgánica que transforma una molécula simple en un agente farmacéutico.

El ácido salicílico (C₇H₆O₃) es un compuesto natural que se encuentra en la corteza de sauce y otras plantas. Tiene propiedades analgésicas y antiinflamatorias. Sin embargo, también puede irritar el estómago.

El ácido acetilsalicílico, que posee efectos analgésicos y antiinflamatorios mejorados con una irritación estomacal reducida en comparación con el ácido salicílico, se produce mediante la acetilación del ácido salicílico con anhídrido acético en un medio ácido (por ejemplo, ácido sulfúrico concentrado). El ácido acético es un subproducto de la reacción.

3.3. Acetilación de aminoácidos

La acetilación de aminoácidos es una modificación postraduccional (PTM) dinámica y generalizada que desempeña un papel crucial en la regulación de la función, la estabilidad y la interacción de las proteínas con otras moléculas. Implica la adición de un grupo acetilo a residuos de aminoácidos específicos, más comúnmente el grupo α-amino N-terminal o el grupo ε-amino de los residuos de lisina.

Esta simple modificación puede tener efectos profundos en el comportamiento de las proteínas, influyendo en diversos procesos celulares como:

  • Expresión genética: la acetilación de histonas, donde se añaden grupos acetilo a las proteínas histonas que empaquetan el ADN, afecta la estructura y accesibilidad de la cromatina, regulando así los transcripción de genes.
  • Actividad enzimática: la acetilación puede activar o desactivar enzimas alterando su estructura, unión al sustrato o interacción con otras proteínas reguladoras.
  • Interacciones proteína-proteína: al afectar las cargas y la conformación de la superficie de las proteínas, la acetilación puede modular la forma en que las proteínas interactúan entre sí, lo que afecta las vías de señalización y respuestas celulares.
  • Degradación de proteínas: la acetilación puede influir en el reconocimiento de las proteínas por parte de la maquinaria de degradación, marcándolas para su destrucción o protegiéndolas de la descomposición.

Hay dos tipos principales de acetilación de aminoácidos:

  1. α-acetilación N-terminal: este es el tipo más común y ocurre en el grupo α-amino N-terminal de proteínas recién sintetizadas. Proteínas en eucariotas. Facilita el plegamiento y la estabilidad de las proteínas y, a menudo, sirve como señal para la clasificación y el transporte de proteínas.
  2. ε-acetilación de lisina: este tipo implica la adición de un grupo acetilo a la cadena lateral de residuos de lisina dentro de la secuencia de proteínas. Puede ocurrir tanto de forma cotraduccional (durante la síntesis de proteínas) como postraduccionalmente (después de la síntesis de proteínas). Esta modificación dinámica desempeña una amplia gama de funciones reguladoras, dependiendo de la proteína específica y el sitio de acetilación.

Referencias