Hydrolýza je chemická reakce nebo proces, při kterém se molekula rozdělí na dvě části reakcí s molekulou vody, která má chemický vzorec H2O. Jedna z částí získá OH- z molekuly vody a druhá část získá H+ z vody.
To je odlišné od hydratační reakce, při níž se k látce přidávají molekuly vody, ale nedochází k jejímu štěpení. V organické chemii lze hydrolýzu považovat za obrácenou nebo opačnou reakci kondenzace, což je reakce, při níž se spojí dvě molekulové fragmenty pro každou vzniklou molekulu vody. Protože hydrolýza může být reverzibilní reakcí, může kondenzace a hydrolýza probíhat současně, přičemž umístění rovnováhy určuje množství každého produktu. V anorganické chemii se toto slovo často používá pro roztoky solí a reakce, kterými se přeměňují na nové iontové druhy nebo na sraženiny (oxidy, hydroxidy nebo soli). Některé příklady hydrolýzy jsou vysvětleny níže.
Mnoho kovových iontů jsou silné Lewisovy kyseliny a ve vodě mohou projít hydrolýzou za vzniku základních solí. Takové soli obsahují hydroxylovou skupinu, která je přímo vázána na kovový iont místo vodního ligandu. Například chlorid hlinitý prochází ve vodě rozsáhlou hydrolýzou, takže pH roztoku se stává poměrně kyselým:
Hydrolýza hydratovaného iontu Al3+
To znamená, že pokud se odpaří roztoky AlCl3, dojde ke ztrátě chloridu vodíku a zbytkem je zásaditá sůl (v tomto případě oxychlorid) místo AlCl3. Takové chování lze pozorovat i u jiných chloridů kovů, jako jsou ZnCl2, SnCl2, FeCl3 a lanthanidové halogenidy, jako je DyCl3. U některých sloučenin, jako je TiCl4, může dojít k hydrolýze a vytvořit čistý hydroxid nebo oxid, v tomto případě TiO2.
Hydrolýza esterové vazby
Při hydrolyzační reakci, která zahrnuje porušení esterové vazby, obsahuje jeden produkt hydrolýzy hydroxylovou funkční skupinu, zatímco druhý obsahuje funkční skupinu karboxylové kyseliny.
Fragment původní molekuly, která byla původně karboxylátem, získá vodíkový iont z dodatečné molekuly vody. Fragment, který byl původně alkylovou skupinou, shromáždí zbývající hydroxylovou skupinu z molekuly vody. Tím se účinně zvrátí esterifikační reakce a vznikne opět původní alkohol a karboxylová kyselina.
Existují dvě hlavní metody hydrolýzy esterů, základní hydrolýza a kysele katalyzovaná. Při kysele katalyzované hydrolýze se používá zředěná kyselina k protonaci karbonylové skupiny za účelem její aktivace k nukleofilnímu útoku molekulou vody. Obvyklejší metoda hydrolýzy esterů však spočívá v refluxaci esteru vodnou zásadou, jako je NaOH nebo KOH. Po dokončení reakce se karboxylátová sůl okyselí, aby se uvolnila volná karboxylová kyselina.
Základní hydrolýza esteru
Důležitým příkladem této reakce je uvolňování mastných kyselin z glycerolu při hydrolýze triglyceridů, ke kterému dochází při saponifikaci.
Při jiných hydrolytických reakcích, jako je hydrolýza amidové vazby na karboxylovou kyselinu a aminový produkt nebo amoniak, má pouze produkt karboxylové kyseliny hydroxylovou skupinu odvozenou z vody. aminový produkt (nebo amoniak) získává zbývající vodíkový iont. Konkrétnějším případem hydrolýzy amidové vazby je hydrolýza peptidových vazeb aminokyselin.
Nevratnost hydrolýzy za fyziologických podmínek
Za fyziologických podmínek (tj. ve zředěném vodném roztoku) je hydrolytická štěpná reakce, kdy je koncentrace metabolického prekurzoru nízká (řádově 10-3 až 10-6 molů), v podstatě termodynamicky nevratná. Uvedu příklad:
Za předpokladu, že x je konečná koncentrace produktů a že C je počáteční koncentrace A a W = [H2O] = 55,5 molu, pak x lze vypočítat pomocí rovnice:
Pro hodnotu C = 0,001 molární, a k = 1 molární, x/C > 0,999. Po dokončení reakce by bylo přítomno méně než 0,1% původního reaktantu.
Toto téma fyziologické nevratnosti hydrolýzy je důsledně využíváno v metabolických drahách, protože mnoho biologických procesů je řízeno štěpením bezvodých pyrofosfátových vazeb.