химический каталог




Органическая химия. Часть 1. Нециклические соединения

Автор Ю.С.Шабаров

в спирте; 20 °С

В настоящее время для введения группы, блокирующей аминную, используются многочисленные реагенты. Примерами могут служить бензилоксикарбонилхлорид СбН5СН2ОС(0)С1, дитрет-бутилпирокарбонат (СН3)3СОС(0)—О—С(О)—ОС(СН3)3, 2-нитрофеноксиацетилхлорид 2-N02C6H4OCH2C(0)Cl и многие другие.

Из реакций с участием карбоксильной группы а-аминокислот важное значение имеет декарбоксилирование. При посте-

* Использование гидразина для удаления фталильной группы и регенерации свободной аминной весьма затруднено в случае аминокислот, поскольку гидразин является слишком активным реагентом и будет затрагивать модифицированную карбоксильную группу.

460

пенном нагревании до температур более 200 °С от молекул а-аминокислот начинает отщепляться диоксид углерода и образуются первичные амины*:

H2NCH(R)COOH H2NCH2R + С02.

Реакция катализируется ионами металлов (например, Си2 + ) и в мягких условиях осуществляется с помощью ферментов-декарбоксилаз, что играет важную ро~ль в процессах жизнедеятельности живых систем.

Наиболее распространенной реакцией а-аминокислот с участием карбоксильной группы является этерификация. Обычно ее осуществляют действием сухого хлороводорода на смесь безводного спирта и аминокислоты. Получающиеся при этом гидрохлориды эфиров аминокислот при обработке основаниями (обычно третичными аминами) легко переходят в соответствующие эфиры:

С,Н.ОН (безв); (C,H,),N

H2NCH(R)COOH 2 5 —--^ HClNH2CH(R)COOC2H5 2 53 >

HCI (сухой); 25 °С

- H2NCH(R)COOC2H5.

В химии аминокислот важное значение имеет превращение карбоксильной группы в активную форму. Как показали многочисленные ранние исследования, получение для этой цели хлорангидридов сопряжено с многочисленными трудностями, связанными с защитой аминогруппы и ее последующим деблокированием. По этой причине такой путь активации карбоксила в настоящее время практически не используется. Наиболее широко применяется получение эфиров а-аминокислот с защищенной аминной группой общей формулы RCH(NHY)—СООХ, где Y-группа, блокирующая аминную, а Х-группа с заметным отрицательным индуктивным эффектом (превращает заместитель при карбониле ОХ в хорошую уходящую группу).

В качестве X применяют —CH2CN; o-C6H4N02; —NHCOOC2H5; — N[C(0)—CH2]2; —C6F5 и многие другие группы.

В качестве примера приведем синтез а-аминокислоты с защищенной аминной и активированной карбоксильной группами:

(CH,),COC(0)N3

H2NCH(R)COOH--—- 3 .

— HN3

* Интересно отметить, что склонность к декарбоксилированию проявляют и другие карбоновые кислоты с электроноакцепторными заместителями в а-положении (см. разд. 6.2.1, 7.1, 9.1).

461

CiqO)OC,H*; (C,H.)3N (CH3)3COC(0)NHCH(R)COOH ———2 5 2 5 3 >

«-HOC6H4NO,; (C,H,)3N -> (CH3)3COC(0)NHCH(R)COOCOOC2H5 -—-2 2 5 3 >

->• (CH3)3COC(0)NHCH(R)C(0)OC6H4N02-«.

Известно, что молекулы белков представляют собой полимерные цепи, состоящие из остатков а-аминокислот, связанных между собой амидными связями, которые обычно называют пептидными:

r r1 r2 r3 r4

I I I I I

—nhchc—nhchc—nhchc—nhchc —nhchc — II II II II II

0 0 0 0 0

Фрагменты белков, состоящие из ограниченного числа аминокислотных остатков, называют пептидами: ди-, три-, тетра- и т. д. пептидами.

«Лицо» белковой молекулы определяют радикалы R, R1, R2, R3, R4 и т.д. Взаимное расположение последних, т.е. последовательность аминокислотных остатков в молекуле белка, называют его первичной структурой. Последняя определяет характер взаимодействия радикалов между собой, а следовательно и пространственное строение молекул белков: полимерная цепь обычно скручивается в глобулу, в результате чего оказываются сближенными между собой разнообразные группировки, входящие в состав радикалов (R, R1, R2 и т.д.), т.е. аминггая, карбоксильная, гидроксильная группы, гетероциклическое ядро, алкил, фенил**. При этом возникают так называемые «активные центры», решающим образом влияющие на очень многие процессы жизнедеятельности.

В связи со сказанным синтез полипептидных цепей с заданной первичной структурой представляет собой важнейшую задачу. Синтез пептидов также чрезвычайно важен не только для решения структурных задач: оказалось, что пептиды обладают весьма широким спектром физиологического действия.

Разработанные к настоящему времени методы защиты аминогруппы в аминокислотах и активации карбоксила в них, некоторые из которых были рассмотрены выше, позволяют осуществлять синтезы достаточно протяженных пептидных цепей и даже

* Получается при пропускании фосгена через этиловый спирт. ** Как показывает изучение полиамидных волокон (например, найлона-см. разд. 6.2.1), отсутствие радикалов в полиамидной цепи приводит к линейности строения.

462

N. /^Л БОК-NH-ChCOOH -\ л-\ I

X>CH*CI (G2H5bN ' ,,Н^сн2оссн-мн-ь-ок

о

)-0-ch2ocAh-nh-k>k 4н'ш

Ц вдиоксане,20°С

)-^^-CH20CCH-nh

Я

BOK-NHCHCO0C6H4N02-n 2 ->

—^jH^-CHaOCCHNHCCH-NH-EOK

о о

Рис. 8.2. Твердофазный синтез пептидов

белков. Решение подобных задач было существенно облегчено введением в практику синтеза на твердых носителях.

Для иллюстрации сказанного приведем пример подобного синтеза. Сополимер стирола и дивинилбензола хлорметилируют (см. разд. 12.1.3.2), действуя на него метилхлорметиловым эфиром (синтез-см. разд. 4.2.2). В результате в фенильные ядра, связанные с полимерной цепью, вводится хлорметильная группа, в которой хлор столь же реакционноспособен, как и в аллилхло-риде (рис. 8.2).

Используя достаточно высокую реакционную способность хлорметильной группы в полимере, реакцией его с БОК-защи-щенной по аминогруппе аминокислотой получают соответствующий эфир, в котором указанная аминокислота связана своей карбоксильной группой с полимером (рис. 8.2).

463

Затем защитную группу снимают, выдерживая полимер в 4 н. растворе НС1 в диоксане при комнатной температуре в течение 30 мин и далее обрабатывают соответствующей БОК-защищен-ной аминокислотой с активированной карбоксильной группой (рис. 8.2).

Полимер промывают подходящим растворителем (спиртом, водным ацетоном и т. п.) и повторяют перечисленные выше операции. Когда с полимером оказывается связанным фрагмент пептида, обладающий необходимой протяженностью и последовательностью аминокислотных остатков, его обрабатывают раствором бромоводорода в трифторуксусной кислоте. При этом одновременно элиминируется БОК-защита и олигопептидная цепь снимается с полимера:

R R1 R2 R1 I I I I -CH,0CCHNHCCHNHCCHNHCCHNH-50K ->

R R1 R2 R3

НВк + CFjCOOH; I I I I

HOCCHNHCCHNHCCHNHCCHNH2

25°С

Таким образом, имея соответствующий набор аминокислот с защищенной аминной и активированной карбоксильной группами, и используя соответствующим образом модифицированный полимер, можно с помощью несложных операций синтезировать пептиды различной последовательности. Такой подход дает также возможность автоматизировать соответствующие операции и создать машину-синтезатор (1968 г., Меррифилд; синтез природного белка - рибонуклеазы).

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Молочную (а-гидроксипропионовую) кислоту последовательно обрабатывали пентахлоридом фосфора, этиловым спиртом, раствором аммиака в бензоле (20 °С) и уксусным ангидридом. Продукты реакции выделяли на каждой стадии. Приведите схему этих превращений.

2. Гликолевую (гидроксиуксусную) кислоту последовательно обрабатывали концентрированным водным раствором бромоводорода, содой, этилбромидом и ацетатом натрия. Продукты реакции выделяли на каждой стадии. Каково будет строение конечного продукта этих превращений.

3. Из нормальной масляной кислоты получите а-оксомасляную кислоту. Какое соединение образуется при нагревании ее с разбавленной серной кислотой? Как превратить ее в а-аминомасляную кислоту?

4. транс-ТЛзомер кротоновой кислоты подвергли гидроксилированию действием пероксида водорода и муравьиной кислоты. Сколько пространственных

464

изомеров будет при этом получено? Приведите их пространственные и проекционные формулы.

5. Исходя из этиленгликоля и других доступных реагентов получите серии-а-амино-р-гидроксипропионовую кислоту. Приведите проекционные формулы ее изомеров D- и L-ряда.

6. Имеется уксусная кислота, меченая 14С по метильной группе. Предложите на ее основе путь синтеза аспарагиновой кислоты, содержащей меченый атом углерода, связанный с аминогруппой.

7. Из этилового спирта получите Р-метиламино-а-метилпропионовую кислоту. Можно ли^ее разделить на оптические антиподы и какими методами?

8. Предложите пути синтеза двух изомерных дипептидов

СбН5СН2 (CH2bSCH3 CH3S(CH2)2 сн2с6н5 H2NCHCNHCHCOOH И NH2CHCNHCHC00H

О .0

9. Предложите схему синтеза валина (а-аминопропионовой кислоты) из этанола и неорганических реагентов.

10. Напишите схемы синтеза а- и Р-гидроксипропионовых кислот, исходя из этилового спирта. Какая из этих кислот может быть расщеплена на оптические антиподы? Предложите реагент, пригодный для этой цели, а также реакции, которые бы протекали селективно по одной из функциональных групп.

11. Обсудите возможные пути синтеза у-аминома

страница 83
< 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

Скачать книгу "Органическая химия. Часть 1. Нециклические соединения" (7.95Mb)


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

 

 

Реклама
курсы 1с склад 4500
коттеджные участки по новой риге
тц гранд
заказ автобусов для перевозки людей

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
(04.12.2016)