химический каталог




Курс органической химии

Автор П.Каррер

л-2,5-дп* кетопиперазин и 0,0'-дибензилдиоксидигидропиразин.

Пуриновые соединения

1037

Для получения 2,5-дикетопиперазипов обычно исходят из свободных эфиров аминокислот. При длительном хранении, быстрее при нагревании, они самопроизвольно конденсируются с отщеплением спирта и образованием днкетоппперазинов (Курциус и Гебель): /СНо-СООСаНз ХНо-СО HN-J + /NH, -> HN ^NH

C2H5OOC-CH, ЧСО-СН2

эфир глнкоколя „глицилвигидрид-(2,5-дикетопиперазин)

Эти «ангидриды» аминокислот образуются также при нагревании свободных аминокислот в разбавленном "глицерине при 170° или при продолжительном нагревании днпептидов с разбавленной соляной кислотой.

Днкетопнперазипы представляют собой твердые, хорошо кристаллизующиеся нейтральные соединения и иногда дают характерные металлические соли.

При восстановлении натрием и спиртом 2,5-дикетоннперазнны образуют, правда с незначительным выходом, ппперазипы. Эга реакция имеет значение для установления их строения. По отношению к щелочам дикетопнпсразины, особенно простейшие, очень чувствительны, присоединяя воду, они расщепляются до днпептидов. Кислоты гидролизуют обыкновенные 2,5-дикетопиперазины и их N.N'-диалкильные производные лишь при длительном кипячении. Совершенно иначе ведет себя производное десмотропией формы — О,0'-дибензилдиокеидигидропир-азин (ср. выше); он распадается на бензиловый спирт и гликоколь уже при действии очень разбавленных кислот на холоду.

Одним из природных пиразнповых соединений является а с п е р-гилловая кислота (из микроорганизма Aspergillus flavus), обладающая антибиотическими свойствами:

Y с н.,

НС С—СНСНоСН3

II I

сн.снасн-с со

СНз |

он

Пуриновые соединения

Пуриновые вещества образуют группу очень близких друг другу соединений выясненного строения, широко распространенных в растительном мире и встречающихся в животных организмах. По своему строению к ним близка также мочевая кислота, которая наряду с мочевиной является важнейшим азотсодержащим конечным продуктом обмена веществ у животных и вследствие тесной связи с другими пурино-выми соединениями должна быть рассмотрена в этом разделе.

Пурин имеет формулу

N=CH 1 el

i» 7

НС С-NH

II \я СН

1038 Гл. 63. Шестичленные гетероциклы с двумя и ббльшим числом гетероатомов

н, таким образом, представляет сооой конденсированную систему имид-азольного и пнрнмндпнового колец, в которой два атома углерода являются общими для обоих циклов.

9-((3-?>-Рибофуранозил)-пурнн (небуларнн) найден в грибке Agari-cus nebularis. Сам пурин образуется с небольшим выходом при нагревании формамнда, содержащего 15% NH3; механизм этой реакции не выяснен.

Мочевая кислота. В организме человека и млекопитающих мочевая кислота встречается при нормальных условиях лишь в малых количествах. Следы ее содержатся в крови, незначительные количества выделяются с мочой; вероятно, она образуется в результате нуклеинокислот-ного обмена веществ (см. ниже) и является продуктом разложения различных пуриновых соединений.

При патологических состояниях количество .мочевой кислоты в организме может быть значительно большим; так, например, при подагре происходит отложение мочевой кислоты в суставах. Камни в мочевом пузыре и почках почти целиком состоят из мочевой кислоты или ее солей. В мочевых камнях это соединение было открыто Бергманом (1776 г.) и одновременно Шееле.

В качестве конечного продукта азотистого обмена веществ мочевая кислота имеет особенно большое значение в организме пресмыкающихся и птиц, где она образуется в результате расщепления белка. В экскрементах этих животных она является главным азотсодержащим соединением и поэтому в большом количестве содержится в гуано, из которого и добывается технически. Змеи и другие пресмыкающиеся частично освобождаются от нее при линьке, так как она всегда откладывается в коже.

Мочевая кислота представляет собой 2,6,8-триоксипурин, который можно изобразить в таутомерных формах (а) и (б), причем, как показывает ее спектр поглощения, равновесие сильно смещено в сторону карбонильной формы (б):

N=C—ОН НХ—СО

II II НО-С С—NH _> ОС С—NH

I V-он *~ I 1 Xе0

ч УУ I II /

N-C—N HN—С—ХН

а б

мочевая кислота

О таком строении свидетельствуют, во-первых, данные окислительного распада мочевой кислоты. Будучи устойчива по отношению к кислотам и основаниям, а также восстановителям, она легко разрушается окислителями в кислом и щелочном растворе. Азотная кислота расщепляет ее до аллокеана (мезоксалилмочевины), вероятно, с промежуточным образованием гликоля. Таким образом, при помощи этой реакции пирпмидиновую часть молекулы мочевой кислоты удается выделить в виде простого пиримидшювого производного:

НХ—со

I I

ОС С—NH

I1 4 СО HN—С—NH

HN—СО

I I

ОС С(ОН)—хн

| | усо

_ HN—С(ОН)—ХН _

НХ—со I I /ОН

ос с(

I Iон

HN"—СО

мочевая кислота а-л л океан (гидрат)

¦Мочевая кислота

1039

При окислении в нейтральном или щелочном растворе сохраняется, наоборот, имидазольное ядро молекулы мочевой кислоты и образуется аллантоин. Возможно, что и это расщепление также идет через •гликоль (I) и далее через промежуточное соединение (II), которое может быть выделено.

Если в качестве исходного вещества взять мочевую кислоту, меченную N15 в положении 1 и 3, то во всех N-атомах получившегося аллан-тоина обнаруживается N15, что объясняется образованием симметричного промежуточного продукта (II):

СООН

НХ-СО

I I ОС с-

НХ—С-

-NH

\со

-NH

NH,

I

СО NH-

мочевая кислота

НОС—ХН

I /С0

-C-NH

I

ОН

I

СООН

соон I

ХН—С—ХН

ос

\ХН-

-С—NH I

ОН

II

-NHCOXH, _> О

НХ-С

-CH-NH

СО

I

H2N CO-NH аллантоин

—> Н2ХСОХН—С-

I

СООН уроксановая кислота

Расщепление мочевой кислоты до аллантоина происходит и под влиянием фермента у р и к а з ы. Этим путем в природных условиях могут образовываться значительные количества аллантоина, который часто встречается в моче животных, особенно плотоядных, но главным образом распространен в растительном мире. Аллантоин реагирует нейтрально, оптически неактивен и плавится при 238—240°. Оптически активный аллантоин ([огд —92°24') удалось получить сбраживанием рацемического соединения ферментом аллантоиназой, находящимся в некоторых семенах (Фосее).

Мочевая кислота синтезирована различными путями.

1. Наиболее ясным по своему механизму является синтез Беренда и Роозена (1888 г.), при котором изодиалуровая кислота конденсируется с мочевиной:

НХ-СО НХ-СО

ОС СОН

НХ—СОН

изодиалуровая кислота

H.N HoN

ОС С-

-ХН

\

СО + 2Н20

HN-C-XH

2. Больший препаративный интерес представляет синтез мочевой кислоты по Э. Фишеру и Ашу. По этому способу псевдомочевая кислота (ср. стр. 342), полученная впервые Байером из урамила (стр. 342), ангидризуется в мочевую кислоту при сплавлении со щавелевой кислотой или при нагревании с соляной кислотой: HN-CO HN-CO

II но 1 1

ОС CH-NHCONH, ~=^* ОС С-ХН

II II ^со

HN—СО нссвдомочсвая кислота

HN-C-XH мочевая кислота

1СИ0 Гл. 63. Шестичленные гетероциклы с двумя и ббльшим числом гетероатомов

3. Общеприменимым, а потому и очень плодотворным для синтетического изучения пурпновой группы является метод, предложенный Траубе. Мочевину конденсируют с цнануксусным эфиром, образующуюся цнанацетнлмочевину при помощи щелочей изомеризуют в 4-амнно-2,б-днокснпиримндин (4-амнноурацил) и через нитрозосоеди-ненне превращают в 4,5-диаминоурацил. При сплавлении последнего с мочевиной с хорошим выходом получается мочевая кислота:

H.N COOR HN—СО HN—СО HN—СО

"II II II ||

ос + сн., --> ос сн3 —> ОС СН —> ОС C-NO

I I II I II I II

НА CN H2N CN HN—С—NH„ HN-C-NH3

циаиацетил- 4-аминоурацил (

мочевина \

HN—СО HN—СО

II II ОС С—NH ОС С-NH» Н„Х

I I /со <~ I II ' + ")со

HN-C-NH HN-C-NH., H2N

4,5-диаминоурацил

Мочевая кислота представляет собой белое кристаллическое вещество, трудно растворимое в воде и обладающее кислыми свойствами. Она образует два ряда солей (ураты)—первичные состава Me C5H3O3N4 и вторичные Ме'.С5Н20зЫ4. Первичные щелочные ураты очень трудно растворимы в воде, но обладают способностью образовывать слабо пересыщенные коллоидные растворы. Первичная натриевая соль является составной частью мочевых камней, первичный урат аммония содержится в змеиных экскрементах, в почечных и мочевых камнях. Вторичные щелочные ураты более растворимы в воде.

Для идентификации мочевой кислоты применима мурексид на я реакция, которая, впрочем, дает положительные результаты и со многими другими пурпновыми соединениями. Эта реакция заключается в том, что остаток после упаривания мочевой кислоты с азотной кислотой при действии аммиака окрашивается в пурпурно-красный цвет вследствие образования мурексида — аммониевой соли так называемой пурпуровой кислоты. При действии азотной кислоты мочевая кислота частично превращается в аллоксантин, молекулярное соединение аллоксана с диалуровой кислотой, вероятно имеющее приведенное ниже строение; 1 при последующей обработке аммиаком аллоксантин образует пурпуровокислын аммоний (мурексид), которому приписывают формулу (I). Для свободной пурпуровой кислоты, очень легко распадающейся при действии гидролизующих агентов на аллоксан и урамил, предпочтительна формула (11):

HN—CO ОС-ХН НХ—СО ОС—NH HN—СО ОС—ХН

I I/ОН || || || || || ОС С—О—НС СО ОС С—N—С СО ОС С=.Х— НС СО

II II II II I II II

НХ-СО ОС—ХН НХ-СО ХН4ОС—NH HN—СО ОС—NH

аллоксантин мурексид пурпуровая кислота

1 II

1 О яругой возможной формуле аллоксантина см. Вег., 54, 1267, а также J. Am. Chem. Soc, 72, 2667.

Синтезы пуриновых соединений

1041

Большое значение для получения соединений пуриновой группы имеет превращение мочевой кислоты при действии хлорокиси фосфора' в 2,6,8-трнхлориурнн: -г -г г

N=C-OH N=C-CI 11 II НО~С C-NH ci-C С—NH

\г „н РОС[3 || || ч

N-C-N N-C-N мочевая кислота 2,6,8-трихлорпурин

Путем замены отдельных атомов галоида в этом трихлорпурине на группу ОН или NH2 Э. Фишер осуществил синтез всех природных пуриновых оснований.

Легче всего замещается атом хлора в положении 6; при осторожной обработке раствором КОН он обменивается на гидроксил, а при действии аммиака — на аминогруппу. При последующем восстановлении иодистоводородной кислотой удаляются два оставшихся атома хлора и образуются г и п о к с а н т и и (6-оксипурин) или а д е и и и (6-амино-пурпн):

N=C—CI ' N=C— ОН НХ—СО

II II II

CI—С С—NH С1—С С—ХН НС с—хн

I I! \с-а^?- Il || >-а-^> I II >СН

II II // uu И II // II II //

N—C—X N—С—N Х-С—X

гппоксангин

I кн.

N=C—NH, N=C—NH,

II" .11" С1—С С—ХН НС С—NH

f, II \г п — * Р 1 чсн

I! II Ii il Уп

N—С—N N—С—X

адешш

Следующим по реакционной способности является атом хлора в положении 2, что дает возможность указанными ниже путями получить гуанин (2-амино-6-оксипурин) иксантин (2,6-диоксипурин): Х=с—CI N=C—ОН Х=С—ОН

II II I I ¦

CI-C С—ХН С1-С с-хн Н2Х-С С NH

И II Чг п I Ii \c-Cl —"> V-CI

X-Cl -~щг* ] |! /Г ы II II //

N_C_N N- C-X N-C-N

I HJ

I NaOC.Hs i

4-

N=C-OC,H I I

C,Hr,0—с с—хн

N=C-OH N=C-OH

II II

HO-C C-NH H,N-C C-XH

" II I >-ci-^ II I! >н II II >H

N-C-N N-C-N N-C-N

ксантин г>а""и

В дальнейшем были разработаны различные другие пути синтеза производных пурина. По одному из них конденсируют формамндин с фспнлазомалопитрилом, причем после восстановления получают

66 Зак. GOS. II. K;ipprp

1042 Гл. 63. Шестичленные гетероциклы с двумя и ббльшим числом гетероатомов

4,5,6-триамнпопирп.\шднн, который с дитиомуравьинокислым натрием дает аденин (Тодд):

nh, CN N=CNH2 N=C—NH.,

II II I I " S4

CH + CHN=NCeHs -> HC CN==NC6H5 -> HC C—NH,+ Vh

II I И II il II " hs/

NH CN N—CNH2 N-C—NH2

N=C—NH, N=C—NHo

II" II. —> нс с—NHCHS —> нс с—NH

• II II li II y)CH

N—C—NH, N—C—N

При других синтезах пуриновых соединении сначала осуществляют построение имидазольного кольца. Для этого динитрил малоновой кислоты при помощи NH3 превращают в диамидин, а затем через азосоединение — в формамидомалонамидин, который при нагревании переходит в производное имидазола (4-аминоимидазол-5-карбокс-амидин}. Последнее с нсоон образует формильное производное, циклнзующееся в аденин.

/NH, NH, хн.,

N=C HN=C7 HN-C7 н.\=сх NH

сн, -> \;н2 XCHN=NCeH5 --> Чн7 хсно

N=c/ H2N-C^ HjN-C^ H2N—СУ

Чхн Чхн Чхн

i

V

N=C—NH, HN=C—NH, HX=C-NH3

II" I I

нс C—NH <~ C—NH C—NH

I I ">сн I ")CH I ^CH

II II // \ // II //

N-C—N OHCHN—с—N H2N—с—N

Аналогично могут быть синтезированы и другие пурины.

1.3,7,9-Т етра мети л мочевая кислота содержится в чае (Джонсон), получена также синтетически,

Ксантин (2,6-диоксипурин). Это важное производное пурина в небольших количествах распространено в растительном мире. Оно сопутствует кофеину в чае, содержится в выделениях животных (в моче), а также в крови, печени и т. д. Впервые оно было выделено Марсе (1817 г.) из мочевых камней.

Синтез ксантина из мочевой кислоты через трихлорпурин уже был описан. По другому способу (Траубе) это соединение получают из 4,5-диаминоурацнла (2,6-диокси-4,5-диаминопиримидина, стр. 1040) путем конденсации с муравьиной кислотой.

Ксантин получается также с количественным выходом при нагревании мочевой кислоты пли 4,5-диамнноурацила с формамидом (Бре-дерек).

Соединение хорошо кристаллизуется и очень трудно растворимо в воде, со щелочами образует соли, но с соляной кислотой образует хлоргидрат С5Н402Ки- HCI, а с азотной кислотой — нитрат; дает мурексидную реакцию.

Метилированные у азота ксантины являются очень важными природными веществами" При нуклсшюкислотном обмене у животин-ксантин, а также гнпоксантнп (стр. 1043) частично подвергаются энз

Гипоксантин

1043

матичсскому окислению до мочевой кислоты и затем выделяются или (например, у плотоядных) превращаются в аллантоин (стр. 1039).

1,3-Д и м е т и л к с а н т и н, т е о ф и л л и и, содержится в небольших количествах в чайных листьях; синтетически получается, например, по методу Траубе нз диметилмочевнны и циануксусного эфира. Он образует бесцветные пластинки с т. пл. 268°, "легко растворимые в горячей и трудно растворимые в холодной воде. Практически применяется в качестве сильного мочегонного средства под названием теоци и.

3,7-Д и м ет и л к е а и т и и, теобромин, является важнейшим алкалоидом бобов какао, в которых его содержание доходит до 1,8%. Как И теофиллин, он хорошо растворим только в горячей воде; плавится при 351°. При метилировании серебряной соли теобромина получается кофеин (см. ниже).

Технически теобромин можно получать различными способами, например путем дальнейшего метилирования легко доступного 3-метил-ксантина пли самого ксантипа диметилсульфатом.

Теобромин как диуретик имеет большое практическое значение. Однако обычно вместо трудно растворимого в воде основания применяют его двойные соединения с солями, так как они часто обладают значительно большей растворимостью (например, натриевая соль теобромина -4- салпцп.тат натрия — диуретин).

1,7-Д и м е т и л к с а и т и и, п а р а к с а н т и и, был обнаружен в моче и во многих органах животных; т. пл. 299°, трудно растворим в холодной воде.

1,3,7 - Т р и м е т и л к с а и т и н, кофеин снз ^ со (теин). Это важное производное пурина содержит-

ОС С—\" /СНз ся в различных растениях, употребляемых в пищу. I j ^СН Кофейные бобы содержат до 1,5% кофеина, и СН —X—С—именно из них он был впервые выделен почти одновременно (1820 г.) Руиге, Робнке и Пельтье. Еще более богаты им чайные листья (до 5%); кроме того, он находится в орехах кола, в какао, в мате (парагвайском чае).

На искусственное получение кофеина путем дальнейшего метилирования теофиллина, теобромина и параксантина уже указано. В промышленности кофеин синтезируют из мочевой кислоты через 8-метплксан-тин. 1,3,7,8-тетраметилксаитии, 1,3,7-трпметил-8-трпхлорметплксаптип и 1,3,7-трпметилксантнп-8-карбоиовую кислоту; однако основное количество его получается из отходов чая и как побочный продукт при приготовлении беекофеинового кофе.

Кофеин возбуждает и тонизирует сердечную деятельность, что широко используется в медицине; тонизирующее действие кофеина проявляется также и при употреблении чая или кофе. Кроме того, он оказывает диуретическое действие, однако это свойство в большей мере присуще диметилксантииам.

I-Метп л кс а и т и и к 7-м с т и л к с а н т и и (г е т е р о к с а и т и и). Следует отметить их значитетыюе содержание в моче.

Гипоксантин. Гппоксантин, или 6-оксипурин (формула на стр. 1041), широко распространен в животном и растительном мире. Он принимает участие в построении молекул нуклеиновых кислот н поэтому может быть получен гидролизом последних.

Из аденина (6-аминопурипа) гппоксантин образуется при дезаминп-ровании азотистой кислотой или биологическим путем под влиянием энзимов а д е н а з.

66*

1044 Гл. 63. Шестичленные гетероциклы с двумя и большим числом гетероатомов

Гнпоксантин мало растворим в воде; образует соли со щелочами и с минеральными кислотами. При нагревании разлагается не плавясь.

Аденин, или 6-амннопурин (формула па стр. 1041), является одним из наиболее распространенных пурпновых оснований. В связанном виде он содержится в нуклеиновых кислотах и легко может быть получен путем их гидролиза. В свободном состоянии он находится во многих растениях (в чае, сахарной свекле, хмеле, грибах), в большом количестве в дрожжах, в бактериях, в животных органах (мускулах, желтом теле, печени), в моче.

Синтетически аденин получают из трихлорпурина (стр. 1041); в больших количествах его выделяют из чая и мелассы.

Аденин кристаллизуется с водой и без нее, плавится около 360э с разложением, ио при 220° может быть возогнан. В воде растворим трудно, легко растворяется в минеральных кислотах и щелочах с образованием солей.

Гуанин, 2-амино-6-оксипурин (формула на стр. 1041), соответствует аденину во многих растениях и органах животных. Значительные количества его находятся в чешуе и коже рыб, пресмыкающихся и амфибий, и зачастую своеобразный переливчатый блеск этих покровов обусловлен присутствием выкристаллизовавшегося гуанина. Он также принимает участие в построении молекул нуклеиновых кислот и выделяется в свободном виде при их гидролизе.

Помимо описанного на стр. 1041 синтеза гуанина из мочевой кислоты, для получения этого соединения пригоден метод Траубе, причем в качестве исходного вещества вместо мочевины применяется гуанидин.

Подобно аденину, гуанин способен дезамннироваться под влиянием ферментов (гуаиаз), найденных в экстрактах органов животных и в проросших семенах. В результате этого процесса образуется ксантин.

В воде и спирте гуанин почти не растворим; в щелочах и кислотах растворяется с образованием солей.

Изогуанин, 2-окси-6-аминопурип. в виде ?)-рибознда содержится в семенах Crolon tiglium L.\ кроме того, он выделен из насекомых.

2-Амино-6,8-диоксипурин наряду с мочевой кислотой и ксантоптерином (стр. 1050) находится в асцидиях.

Нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты в свободном состоянии и в виде соединени! с белками так называемых нуклеопротеидов содержатся в клеточных ядрах и цитоплазме. К нуклеопротепдам относятся также многие виды вирусов. Их молекулярные веса, определенные по константам седиментации, очень велики; у вирусов растительного происхождения они колеблются между 3 и 40 миллионами.

При полном гидролизе нуклеиновых кислот образуются фосфорная кислота, сахар, пиримидипы и пуриновые основания. Сахар, входящий в состав нуклеиновых кислот цитоплазмы, представляет собой ь-рибозу; его содержат также нуклеиновые кислоты, полученные из дрожжей. Эти нуклеиновые кислоты называют рибонуклеиновыми кислотами. Сахар нуклеиновых кислот, содержащихся в клеточных ядрах, представляет собой D-2-рнбодезозу

с н.,—с нон—снон—с н8—с нон

И у

страница 125
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147

Скачать книгу "Курс органической химии" (20.0Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
электрический камин 3д
стул pranzo roma
Рекомендуем фирму Ренесанс - лестницу на заказ - оперативно, надежно и доступно!
Термокружки OXO

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(23.02.2017)