химический каталог




Химия биологически активных природных соединений

Автор Н.А.Преображенский, Р.П.Евстигнеева

катнон, лианион) или комплексы с металлами.

ки и идентификации. В спектрах порфиринов имеются две полосы поглощения в ультрафиолетовой области, очень интенсивная полоса (полоса Соре) около 400 нм и четыре полосы поглощения в видимой области (рис. 6, а). Полоса Соре имеется во всех циклических тетра-пиррольных соединениях с замкнутой сопряженной системой; ее интенсивность в 10—20 раз превосходит интенсивность полос в видимой области, и измерение поглощения в области полосы Соре используется

105

для количественного определения .микроколичеств порфиринов в биологических объектах. Четыре полосы поглощения в видимой области обозначаются римскими цифрами (от самой длинноволновой к коротковолновой). Соотношение интенсивностей полос в видимой области спектра дает определенную информацию о строении лорфирина, так как тип спектра зависит от количества и типа заместителей в порфино-вом ядре и их положения. Различают четыре основных типа спектров порфиринов, которые получили название по названию того пор-фирина, для которого впервые наблюдались: эгао-тип (этиопорфирин), родо-тп (родопорфирин), оксородо-тап (оксородопорфирин) и филло-тип (филлопорфирин). Эти типы характеризуются различным соотношением интенсивностей полос в видимой области.

Для эгао-типа спектра (см. рис. 6, а) характерно соотношение интенсивностей: IV>III>II>I.

Такой спектр наблюдается у всех порфиринов, имеющих 6 и более алкильных (или карбоксиалкильных) заместителей в В-положениях пиррольных ядер (остальные положения не замещены).

родо-Тш спектра (III>IV>II>I) (рис. 6, б) характерен для соединений, имеющих один электроотрицательный заместитель (формальная, ацетильная, карбоксильная, карбалкоксильная и другие группы).

оксородо-lw спектра (III>II>IV>I) (рис. 6, в) наблюдается у тех соединений, у которых две сильные электроотрицательные группы находятся в противоположных (по диагонали) пиррольных кольцах.

филло-lan спектра (IV>II>III>I) (рис. 6, г) дают порфирины, имеющие один или два алкильных заместителя в жезо-положениях, а также соединения, в которых четыре или более положений не замещены (например, порфин).

Эта классификация носит чисто эмпирический характер, однако она успешно использовалась при изучении многих порфиринов.

В электронных спектрах порфиринов полоса Соре и полосы I и III относятся к электронным переходам, а полосы II и IV — к электронно-колебательным переходам. При переходе от нейтральной формы порфирина к дикатиону, дианиону или комплексу с металлом симметрия молекулы меняется от D2h к Dih, и спектры этих соединений имеют только две полосы поглощения в видимой области — а- (длинноволновая полоса ) и В- (рис. 6, е). Моноанион и монокатион имеют промежуточный спектр с тремя полосами поглощения (рис. 6, д). Электронные спектры некоторых порфиринов приведены в табл. 7.

ИК-Спектры. Эти спектры дают информацию о тонкой структуре порфинового ядра. Порфин, в макроцикле которого протоны групп NH связаны с атомами азота соседних пиррольных ядер, должен обладать симметрией C2v, в случае их расположения у атомов азота противоположных пиррольных колец — симметрией D2h- Наличие в ИК-спектре порфина только одной полосы v(NH) при 3305 см-1 свидетельствует о том, что порфиновый макроцикл имеет симметрию D2tl. Характеристические частоты порфинового кольца находятся при 1110, 770, 690 и 620 см-1, у-СН-полосы* пиррольных колец — при 876—853 см-1, полосы у-СН-протонов в жезо-положениях — при 852—834 ом-1.

* Деформационные колебания вне плоскости.

106

Таблица 7. Электронные спектры некоторых порфиринов

\«акс- нм <е-Ю-з)

Соединение

полсса Соре полоса IV полоса ш полоса н полоса i

Диметиловый эфир протопорфирина IX* 407 505 541 575 630

(171) (14,5) (11,6) (7,44) (85,38)

Диметиловый эфир гематопорфирина 402 499,5 532 569,2 623

IX** (175,5) <Н,7) (9,04) (6,57) (4,35)

Диметиловый эфир мезопорфирина IX* 400 499 533 567 621

(166) (13,56) (9,62) (6,48) (4,87)

Тетраметиловый эфир копропорфирина III* 400 498 532 566 621

(180) (14,34) (9,92) (7,13) (5,0)

Диметиловый эфир дейтеропорфирина IX* 399,5 497 530 566 621

(175) (13,6) (ЮЛ) (8,21) (4,95)

Диметиловый эфир 2-этил-4-ацетил- 405 511 551 578 635

дейтеропорфирина IX* (167) (8,6) (П.7) (8,86) (0,97)

Диметиловый эфир 2,4-диацетилдейте- 422 515 549 585 638

ропорфирина IX*** (144) (13,9) (7,35) (6,22) (3,25)

2-Формилдейтеропорфирин III* 414 515 555 584 642

(177) (10,2) (16,4) (9,5) (2,6)

* В хлороформе. ** В пнридние. *** В диоксане.

На рис. 7 приведен ИК-опектр диметилового эфира протопорфирина IX.

то

О I_I_I_I_I_I--!_I-1-1-1_I ,

ШЮ 3500 3000 2500 2000 iS00 16С0 WQ ГШ WOO 8О0 СМ -

Рис. 7. ИК-Спектр диметилового эфира протопорфирина IX в КВг.

ЯМР-Спектры. Характерные структурные особенности порфиринов делают их очень удобными объектами для изучения и идентификации с помощью ЯМР-епактроскопии. Расстояния между протонами ядра и заместителями в ядре достаточно велики, что обусловливает слабое магнитное взаимодействие ,между ними (за исключением взаимодействия протонов в таких заместителях, как этильная, винилыная и другие группы). Это приводит к тому, что ПМР-опектр порфирина состоит в основном из синглетов и легко поддается расшифровке.

ПМР-Спектры порфиринов вначале были получены для растворов в дейтерохлороформе, однако более четкие результаты наблюдались для растворов в трифторуксусной и дейтеротрифторуксуеной кислотах (рис. 8). Значения химических сдвигов 'сигналов протонов в ПМР-опектрах некоторых природных порфиринов приведены в табл. 8.

107

Таблица 8. Химические сдвиги протонов некоторых порфиринов

(в трифторуксусной кислоте) [5] (б в млн-1)

Прото- Протоны R-заместнтелей Соединение ны группы NH меэо-Н сн3 сн2сн3 СН2СН2СООСНз другие протоны

Порфин —4,40 11,22 _ __ 9,92

(Р-Н)

Этиопорфирин III —4,86 11,00 3,78 4,29; — —

1,82

Тетраметиловый эфир коп- —4,29 11,22 3,83, — 4,73; 3,30; 3,78 —

ропорфирина II (а. У)

11,06

(Р. б)

Тетраметиловый эфир коп- —4,26 11,12 3,83 — 4,67; 3,32: 3,78 —

ропорфирина III

_* 11,21 3,84 — 4,68; 3,35; 3,79

(У)

11,11

(а, Р)

11,02 / я.\

Октаметиловый эфир уро- _* (°) 11,27 _. _ 4,71; 3,30; 3,79 СН2СООСН3

порфирина II (Р. б) 5,46; 3,88

11,17

(а. V)

Диметиловый эфир мезо- —4,48 11,18 3,81 4,31; 4,72; 3,31, 3,76 - -

порфирина IX (V) 1,84

—4,62 11,03

(а, Р, 6) 4,68: 3,28; 3,75

Диметиловый эфир прото- —4,37 11,21 3,79 — СН=СН2

порфирина IX (У) 8,29; 6,57;

11,03 6,39

(а, В, 6)

* В дейтеротрнфторуксусной кислоте.

Характерной особенностью ПМР-спектров порфиринов являются необычные химические сдвиги, обусловленные кольцевым током, возникающим вследствие движения я-электронов по замкнутой траектории

ii__jJul-

12 11

W

У S 5

6,млн~'

Рис. 8. ПМР-Спектр тетраметилового эфира копропорфирина II в дейтерохлороформе с 1 % трифторуксусной кислоты.

108

порфинового кольца. Так, химические сдвиги протонов в жезо-положе-ниях порфинового ядра смещены приблизительно «а 5 млн-1 в сторону низкого поля по сравнению с нормальными химическими сдвигами оле-финовых протонов, а химические сдвиги NH-протонов — на 12 млн-1 в сторону высокого поля.

На основании данных ПМР-спектров оказывается возможным установить тип изомера порфирина, содержащего два различных заместителя. Два соседних р-заместителя оказывают наибольшее влияние на сдвиг протона в жезо-положении, причем вклады обоих р-заместителей аддитивны. Для алкильных и винильных групп этот вклад составляет 0,11 млн-1, для остатков пропионовой кислоты 0,02 млн-1, уксусной кислоты 0,03 млн-1. Поэтому для изомеров типа I, у которых протоны в жезо-положениях испытывают влияние одних и тех же заместителей, в ПМР-епектрах будет наблюдаться сигнал жезо-протонов в виде синг-лета. Протоны в жезо-положениях изомеров типа II (см. стр. 101) будут давать дублет (ом. рис. 8), а протоны изомеров типов III и IV — триплет с соотношением интенсивностей 1:2:1.

Ценную информацию о структуре порфиринов дают ЯМР-опектры на ядрах 13С. Химические сдвиги сигналов 13С в спектрах некоторых порфиринов с природным содержанием этого изотопа приведены в табл. 9. Можно однозначно отнести сигналы всех углеродных атомов боковых цепей и атомов порфинового ядра, связанных с протонами, однако сигналы жезо-углеродных атомов не удается дифференцировать [6].

Для однозначного отнесения сигналов жезо-углеродных атомов в протопорфирине IX были использованы [7] диметиловые эфиры р-13С-, у-13С- и б-13С-протопорфиринов IX. В ЯМР-спектрах этих соединений, разбавленных немеченым диметиловый эфиром протопорфирина IX до концентрации 13С 5 атом. %, наблюдались 4 сигнала жезо-углеродных атомов: один — очень интенсивный и три — с небольшой интенсивностью. Было установлено, что сс-жезо-углеродный атом дает сигнал при б 97,7 млн-1, р- при 97,1, б- при 96,7 и у- при 95,8 млн-1. Аналогичным

Таблица 9. Химические сдвиги на ядрах 13С некоторых порфиринов с природным содержанием изотопа |3С по отношению к CS2 (в млн-1) [6]*

Атомы углерода ядра Атомы углерода заместителей Соединение Сз и С4** меэо-С сн3 А в CHg-СНя—COOR

1.3 5.8 6.7-А 6,7-В

Диметиловый эфир дейте-ропорфирина IX Диметиловый эфир 2,4-днацетилдейтеропорфири-на IX Диметиловый эфир мезо-порфирина IX Диэтиловый эфир протопорфирина IX 63,9 —5,3 172,6 62,1 92,3; 93,1; 95,5; 96,5 90,6; 92,8; 95,7; 97,2 96,2 95,6 (шир.) 178,9 178,9 174,7 180,0 180,9 181,0 180,9 180,7 170,6 171,0 170,4 170,5 155,1 155.9 155,0 155,1

* В CHCI3 при 15,08 МГц и 42 "С. ** В дейтеропорфирние химические сдвиги Са н С4 порфннового "ядра, ?в других порфнрииах—химические сдвиги атомов углерода, связанных с Сг и C4.

109

Таблица 10. Химические сдвиги 13С в ЯМР-спектрах копропорфиринов по отношению к тетраметилсилану (при 25,2 мГц) (6, в млн-1) [8]

Углеродные атомы ядра Углеродные атомы боковых цепей Псрфирин А В С D ** Ср—Me** Ср-Р** мезо-С СНз сн2-сн2- -СО-ОСНз

А в с D

Копропорфирин I 143,5* 136,2 137,9 96,4 11,8 22,0 37,1 173,0 51,8

Копропорфирин 144,2* 135,9 137,9 96,4 11,6 21,8 36,8 172,8 51,5

II 96,0

Копропорфирин 144,0* 135,8 137,8 96,4 П,4 21,7 36,8 172,8 51,5

III 96.0

Копропорфирин 143,4* 135,8 137,7 96,0 11,5 21,6 36,8 172,7 51,4

IV 135,5 137,3 95,8 11,3

• Широкие (30—50 Гц) слабые сигналы. ** Ср—Me и Ср—Р—R-углеродные атомы пиррольных ядер, связанные соответственно с метильной группой и остатком пропионовой кислоты.

образам удалось отнести сигналы жезо-углеродных атомов в ЯМР-спектрах на ядрах 13С диметилового эфира диацетилдейтеропорфири-

на IX.

Полные отнесения сигналов были сделаны также для 13С-ЯМР-спектров четырех изомерных тетраметиловых эфиров копропорфирина [8] (табл. 10). Различия в химических сдвигах на ядрах 13С позволяют дифференцировать изомеры копропорфирина.

Данные 13С-ЯМР-спектров прото-порфирина IX были использованы для выяснения тонких механизмов биосин-

Рис. 9. Масс-спектр 2,8,12,18-тетра- теза порфиринов [9].

метил-з-карбэтоксипорфирииа. Масс-спектры. Особенностью масс-

спектров порфиринов является относительно простой характер фрагментации, что связано с устойчивостью порфинового цикла к электронному удару. Фрагментации подвергаются только заместители порфиринов. В масс-спектрах порфиринов обычно присутствуют интенсивные молекулярные пики и менее интенсивные пики (М+1) и (М+2).

Типичный масс-спектр порфирина проиллюстрирован на примере 2,8,12,18-тетраметил-З-карбэтоксипорфирина [10] (рис. 9):

СООС2Н5

Пики 409 и 393 обусловлены фрагментацией этоксикарбонильной группы (отщепление С2Н5 и С2Н5О соответственно). ПО

МЕТОДЫ ВЫДЕЛЕНИЯ И РАЗДЕЛЕНИЯ ПОРФИРИНОВ

Для экстракции порфиринов из биологических жидкостей, животных и растительных тканей наиболее часто применяют ацетон, содержащий небольшое количество (1—5 объемн. %) концентрированной соляной кислоты, или смесь этилацетата с уксусной кислотой (3:1 по объему) [11].

Для разделения смесей порфиринов широко использовались различия в их коэффициентах распределения между эфиром и соляной кислотой. Для количественной характеристики этой способности одним из пионеров в области исследования порфиринов Р. Вильштеттером было введено такое понятие, как «солянокислое число»: концентрация соляной кислоты (в г/100 мл), при которой из равного объема эфирного раствора экстрагируется две трети всего количества порфирина. Солянокислые числа некоторых порфиринов приведены ниже:

Уропорфирин* .... Копропорфирин .... Гематопорфирин . . . Дейтеропорфирин . . . Мезопорфирин .... Протопорфирин , . . . Этиопорфирин .... Хлорокруоропорфирин .

Свободный Метило-

порфирин вый эфир

— 1.5

0,08 1,5

0,1

0,3 2,0

0,5 2,5

2,5 5.5

3,0 —

4,6 —

Уропорфирины нерастворимы в эфире.

Метод нашел дальнейшее развитие в разделении смесей порфиринов противоточным распределением между органическими растворителями и разбавленными растворами соляной кислоты.

Однако наилучшими и наиболее универсальными методами разделения и очистки порфиринов являются хроматографические методы. Хроматографию порфиринкарбоновых кислот можно проводить на тальке или целите, элюируя их водной соляной кислотой, причем в последнем случае достигается даже частичное разделение уропорфири-нов I и III.

Лучших результатов при разделении смесей порфиринов удается достичь, используя их метиловые эфиры, которые хорошо растворимы в ряде органических растворителей, четко разделяются при хроматографии и легко перекристаллизовываются. Кислоты этерифицируют при растворении в безводном метаноле, насыщенном хлористым водородом, или при выдерживании в метаноле, содержащем 5 объемн. % концентрированной серной кислоты.

Для разделения эфиров порфиринкарбоновых кислот с успехом используют колоночную хроматографию на окиси алюминия, карбонате кальция, окиси магния, карбонате магния, а в качестве растворителей — петролейный эфир, хлороформ, метанол. Легкость элюирования эфиров на этих адсорбентах зависит от числа карбоксильных групп: на окиси алюминия или карбонате кальция она увеличивается от уропорфирина (8 СООН) к коиропорфирину (4

страница 15
< 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

Скачать книгу "Химия биологически активных природных соединений" (6.60Mb)


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

 

 

Реклама
Fossil Machine FS5170
купить дом в немчиновке одинцовский район
подставки под огнетушители
Посуда для запекания Champagnе прямоугольная 40.5х27 см

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
(18.01.2017)