Organicheskaya_khimia_Uchebn_v_2-kh_t_T_2_Traven (1125751), страница 64
Текст из файла (страница 64)
Задача 25.4. Почему реакция азосачетания идет с пирролом и не идет с пиридином? Напишите резонансные структуры соответствующих промежуточных п-комплексов. Задача 25.5. 2-Галагенпиридввы подвергаются нуклеофильному замещению значительно легче, чем пиридин. Предложите объяснение этому факту. Задача 25.б. Предложите схему синтеза 2-метил-5-метоксииндола по методу Фишера.
Задача 25.7. Предложите схему синтеза 2,5-диметилиндола по методу Фишера. Задача 25.8. Завершите следующую реакцию: (ННз)зСОз 100 'С О О Задача 25.9. Завершите следующую реакцию: Хнз П О + СН вЂ” СН С СИз 2 Предложите ее механизм. Задача 25.10. Предложите пример синтеза производного пиррола по реакции Кнорра. Напишите схемт механизма. Задача 25.11. Предложите оптимальные схемы синтеза 3- и 4-нитропиридинов. Задача 25.12. Предложите схему сивзтза 2-бутилпиридина. Задача 25.13. Предложите схему синтеза 3-диэтилвминометилиндола.
Объясните преимущественное образование 3-замешенного индола. Задача 25.14. Предложите схему механизма получения 2,4,6-триметилпиридина по методу Ганча. Задача 25.15. Сравните основность пиррола и пиридина. Предложите объяснение различия в их основности. Какое нз этих соединений является амфотерным? Поясните причину этога свойства. Задача 25.16, Предложите оптимальные схемы синтеза 2-, 3- и 4-амнвопиридинов. Какие из них способны к таутомерии? Напишите схемы таутомерных превращений. 462 Глава 25. Гетероциклические соединения 25.7. ЭНАНТИОСЕЛЕКТИВНЫИ СИНТЕЗ «1М У1УО» И «1Х У1ТКО» СаНггОа + 602 — 6СОг + 6Н20 + энергия или часгпичной (в этом случае метаболизм является сырьевым источником биосинтеза): О !! СеН)20а — СНз С СООН глюкоза пировиноградная кислота ОН ! — СНз СН вЂ” СООН молочная кислота В частности, пировиноградная кислота применяется живыми организмами в нескольких направлениях.
Основное из них — синтез ацетнлкоэнзима А. О О П !! СН3 С С ОН пировиноградная кислота + СоАБМ + НАД коанзим А никотинамид- адениндинуклеотид (окисленная форма) г Π— СНз — С вЂ” 3СоА ацетилкознзим А + НАДН+ СОг+ Н. никотин- адениндинуклеотид ~воссязановленная форма) В различных разделах курса мы знакомились со структурами природных соединений. Удивляет способность природы в мягких физиологических условиях (зп узко) создавать сложные молекулы, подобные терпенам, стероидам, алкалоидам и макролидам.
Еще более удивляет высокая энантиоселеюпивность биосинтеза — только соединения с требуемой хиральностью синтезируются в живых системах. В живом организме «работаети ряд биохимических циклов по синтезу жизненно необходимых для него органических молекул. В этом разделе изложены лишь некоторые и самые начальные сведения о схемах биосинтеза, которые лежат в основе указанных циклов. Один из сырьевых источников биохимического синтеза обеспечивается метаболизмом углеводов. Как показано в гл.
26, трансформаг)ия углевода в ходе метаболизма в организме может быть полной (в этом случае метаболизм является источником энергии): 463 Ацетилкоэнзим А является тиоэфиром и более сильным ацетилирующим агентом, нежели сложный эфир, Кроме того, ацетилкоэнзим А может находиться в енольной форме. Эта способность еще более повышает его синтетический потенциал. Ниже показан ряд простейших реакций, которые являются источниками некоторых «строительных фрагментов» и ведут к образованию одного из основных «строительных блоков» в биосинтезе — изопентенилпирофосфата.
О О о + НСОз — оОССнгсЯсоА + Н20 гилрокарбоиат- малонилнон коэизим А О И СнзСЯсоА ацетилкоэнзим А О О О О О И о И И СнзсЯсоА + нОССНгсЯсоА СнзсснгсЯсоА + СОг малонил- ацетоацетилкоэнзим А коэнзим А О О О И И И СнзсБсоА + СнзсснгсЯсоА ацетоацетилкоэнзим А ОН яав-в-*'-"-ив- си сси си ои 1 реакция 3 2 2 СНгСОН И О мевалоновав кислота СН ос ияи оваиие ' З' И И О О ,у г г СНг Оо Оо ОН О И СНзсснгсЗСоА СНгСОН !! О ОН ! СНзССНгСНгОН СН,СОН И О изопентенилпирофосфат Последующие превращения перечисленных коэнзимов, а также изопентенилпирофосфата, неизмеримо ускоряемые в живых системах соответст- 25.7. Энантиоселективный синтез «са г1гоя и ол гатов О ОН И 1 СНз С ЯсоА СН2=С ЯсоА ОН О СнзсснгсЯсоА + СоАЯН СН,СОН коэнзим А И О !5-гилрокси- !5-метилглутарилкоэнзим А Глпеа 25.
Гетероциклинеские соединения вующими ферментами, лежат в основе биосинтеза липидов, терпенов и сте- роидов. ССН,СН,Π— Р— Π— Р— О' —— СН ф Оэ Оо изопентеннлпнрофосфат скаален Н холестерин НЗХ НЗХ СООН орннтин СН3 .СН3 СООН СООН уксусная кислота О ОН гигрин тропин Выше мы рассмотрели некоторые пути биохимического синтеза. Остановимся несколько подробнее на причинах высокой энантиоселективности биохимических реакций. Практически все прохиральные реакции идут в живых системах с образованием лишь одного из возможных энантиомеров. Реализация этой схемы в физиологических условиях была подтверждена экспериментально: введение в пищу крысам меченого ацетата приводит к образованию меченого сквалена, а затем и меченого холестерина. Уксусная кислота также вовлечена в биохимические циклы синтеза алкалоидов.
Например, первоначальной стадией биосинтеза алкалоида тропина, встречающегося в природе в виде различных сложных эфиров, служит взаимодействие и-аминокислоты орнитина и уксусной кислоты. При этом наиболее вероятным является промежуточное образование производного пирролидина, называемого тигрином. 465 25.7, Энантиоселектианмй синтез «(п»сто» и «М тпго» Рассмотрим для примера биосинтез алкалоидов анабазина и седамина. ХНз СООН Х Ь-лизи а пиперидеин Н анабазин (5-знантиомер) ( ~»" )«.си ,Й' ~ он СНз Х-метилаллоседридин ()(-знантиомер) седамин (5-знантиомер) Установлено, что пиперидиновый цикл в этих алкалоидах синтезируется из (х-аминокислоты лизина. Этот факт был подтвержден применением различных меченых лизинов: атомы С и С„предшественника становятся атомами С и С„в анабазине и седамине. В основе синтеза лежит декарбоксилирование лизина.
Этот процесс затрагивает хиральный центр лизина. Последующие превращения промежуточно образующегося пиперидеина идут энантиоселективно. Объяснением этому факту служит ферментативный характер этих превращений. Лнабазин и седамин образуются только в 5-конфигурации, а М-метилаллоседридин — только в й-конфигурации при С -атоме. Изучение ферментативных реакций показало, что упорядоченность реагентов в пространстве — надежный (и единственный!) путь к повышению стереоселективности органического синтеза ((и тато). В своих опытах химики моделируют условия ферментативного биосинтеза, создавая пространственно упорядоченные реакционные системы. Такие условия оказалось возможным создавать в растворе с применением катализаторов, способных к комплексообразованию с субстратом, в мицеллах, образованных поверхностно-активными веществами, и в твердом кристалле.
С некоторыми примерами стереоселективного синтеза в растворе мы знакомились в предыдущих разделах курса, в частности при изучении реакций присоединения алкенов. Например, при гомогенном гидрировании алкенов в присутствии комплексов переходных металлов (см. гл. ! 5) реакции идут во внутрикоординационной сфере металла как син-присоединение. Особый интерес представляют факты энантиоселективности при применении неметаллических катализаторов и реагентов.
Синтез (+)-индакринона с применением хирального катализатора межфазного переноса 466 Глава 25. Гетероциклическне соединения представляет собой пример знантиоселективного катализа. В условиях та- кого катализа метилирование 5-метокси-6,7-дихлор-2-фенил-1-инданона действием СН С1 в смеси толуол — ХаОН (водный) дает (+)-индакринон с вы- ходом 95% и знантиомерным избьггком 92%. До кат.
СН50 СНзО 5-метокси-б,7-дихлор- 2-фенил-1-инданон (+)-индакринон Обратите внимание! Эффективность реакций асимметрического синтеза, в которых один из возможных знантиомеров образуется в преобладающем количестве, характеризуют показателем эиантиомериого избытка (епанйотепс ехсезх, ее). В показанном выше примере реакция идет с 92% ее. Здесь уместно сделать дополнение к определению «стереоселективность», с которым мы познакомились в разд.
4.5ло Если образуемые стереоизомеры в стереоселективной реакции являются знантиомерами, явление называют эиантиоселективноетью и количественно выражают знантиомерным избытком. Если образуемые стереоизомеры являются диастереомерами, явление называют диаетереоселектиоиостью и выражают диистереомеркым избытком (с!газгегеотепс ехсезз, с!е).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
