Н.А. Тюкавкина, Ю.И. Бауков - Биоорганическая химия (1125798), страница 16
Текст из файла (страница 16)
уГОГО днастереомера б " и ы ат м водорода а и иводит к получению др Таким образом, в молекуле яблочной кисло Н. и Н, при С-3 диастереотопны. Н, НООС вЂ” "СН вЂ” С вЂ” С вЂ” —:ООН НООС вЂ” *СН вЂ” чСН вЂ” СООН НО ОН НО И„ аннннн кнрлатв Яблсчннн «нрлстл ч р рсркртр р эу ьной молекулы с ферментом (схе- 4, Рис. 3.17. Взаимодействие прохиральной, . у ма!.
85 НО СН вЂ” СН,Н ОН Н(СНз)з Нз ОН Иаадр ни ддраналин Ннз н "~ снз — -и ! СНз - — дик ле с' рснз ! сн, н~~~ ляг и с ф ,,: чхимкческое строение '~ оргеккческкх соедкненкй :." Изомеркя ' Структурные кзомеры Стереокзомеры 'й Конфигурация ':,.' Сгереохкмкческке формулы Конформецкя ".' )(окформецкя алкфагкческкх соединений Проекционные формулы Ньюмена Конформации циклических соединений Хкралькость Центр хкральностк (аскммегркчеческий атом) Экенгкомеры Кокфкгурацконкый стандарт О.) — )- адраналн» ьк ° ) алраналнн 86 Явления энантнотопнн н днастереотопнн играют важную роль в понимании стереохнмнческого результата биохимических реакций.
Связь пространственного строення соеднпеняй с нх бнологнческой активностью. В организме реакции протекают с участием бнокаталнзаторов — ферментов. Ферменты построены нз хиральных молекул а-амннокнслот. Поэтому онн могут играть роль хнральных реагентов, чувствительных к хнральностн взанмодействующнх с ними субстратов. Таким образом, пространственное б строение молекул связано со с те р ео с п е ц н ф н ч н ость тью нохнмнческнх процессов. Стереоспецнфнчность процессов, протекающнх в организме, состоит в том, что в реакцию вовлекаются определенные стереонзомеры н результатом реакции являются также стереохнмнческн определенные продукты. Стереоспецнфнчность лежит в основе проявления биологического действия одним нз энантномеров, в то время как другой энантномер может быть неактнвным, а иногда оказывать иное нлн даже противоположное действие.
Многие лекарственные вещества проявляют фармакологический эффект прн взаимодействии с рецепторами клетки. Для этого необходимо, чтобы молекула лекарственного вещества нмела такую конфигурацию, которая позволяла бы наиболее полно связываться с рецептором. Изменение конфигурации на противоположную, как правило, снижает степень связывания н ослабля- Ркс. 3. (8.
Взакмолгиствне экдктиамеров здрекзлкна с рецепторо (схема). Объяскенке в тексте. биологическое действие. Например, нз двух энантномеров д е н а л н н а наибольшую фармакологическую активность проявляет 1)-( — )-адреналнн (рнс. 3.18, а). У 1.-(+)-адреналнна ,ОН-группа ориентирована в пространстве иначе н не взаимо' ействует с рецептором (рнс. 3.18, б). Этот энантномер адрена()нна может связываться не с тремя, а только с двумя точками ,рецептора, что приводит к ослаблению фармакологического дей)ствня.
Пониженная активность (.-(+)-адреналнна сравнима с ак,тнвностью, проявляемой дезокснадреналнном, не содержащнм ,ОН-группы. Аналогичная картина характерна для ряда лекарственных веществ, родственных по строению адреналнну. (+)-И з о и р о,п н л ад р е н ал н н (нзадрнн) проявляет в 800 раз более силь,ное бронхорасшнряющее действие, чем его левовращающнй энантномер. Лекарственное средство протнвоопухолевого дей;ствня — с а р к о л н з н н — является левовращающнм энантно- мером; (+).сарколнзнн не активен. (С(СНз-О)ЫФ Сне — СНСООН ! Сармалианм Гакам образом, биологическое действие бнорегуляторов (гор' моны, витамины, антибиотики н др.) н лекарственных веществ принципиально связано с пространственным строением нх мо.
( лекул. '«'А Основные понятия и гермины Пере сл е сос сенна ролл нме у у-субсурау м ланс~ Пеоелоа ое сосуол е о е Глава 4 и роекционнЫе формулы Фишера Относительная конфигурация (л, (.-стереохимические ряды П, 5-номенклатура и- и л-Диастереомеры Рацематы Расщепление рацематов Энантиотопные атомы, группы и стороны двойной связи Диастереотопные атомы н группы о д м е о с ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЕАКЦИЙ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ 4.1.
ПОНЯТИЕ О МЕХАНИЗМЕ РЕАКЦИИ Химические еакции п е Р р дставляют собой процессы, сопровождающиеся изменением а чек атомов реаги юших ве е р спределения электронов внешних об оло- РУ еществ. Движущей силой химических реакций является стремление к образова ванию новых, обладающих меньшей свободной энергией, и, еле ов бильных систем. , и, следовательно, более стаБольшинство органических реакци" следовательных (элементарных) ста ий.
Д й включает несколько повок пности этих стадий. Детальное описание соупности этих стадий называется механизмом. Мех Реакции — гипотеза, п е а мом. еханизм р длагаемая для объяснения экспериментальных данных. Он может уточняться и пением нов ф я и даже меняться с появ. новых фактов и углублением знаний. Установление механизма органичес р зической органической .
О кнх реакций — з — адача фихимии. на очень сложна даже ля опсания сравнительно простых р ". Д реакций. Для ее решения необходимо на современном уровне знаний иметь полное п е с натах), природе взаимодействия саги ю б а н о разования связей, изменении энергии ческой системы на всем пути ее пе ехо нергии химисостоян . М ояние. еханнзм долж ути ее перехода из исходного в конечное и кинетнкой процесса.
ен согласовываться со стереохим р. ней Общая ско рость сложной химической реакции оп е ел (лимитнруется) скоростью б ее наи олее медленной стадии, а рость составляющих элемента скотарных реакций — их энергией активации,. оследняя необходима для осуществления эфф и эффективкул, приводящего к взаимодействию. Ее можно определить также как энергию, необходим ю ля жения системой переходного димую для достивированным комплексом, п состояния, иначе называемого акт- иции происходит же само ревращение которого в продукты реаку произвольно. Чем меньше величина энергии активации реакции, тем выше ее скорость.
В случае многоступенчатых процесса в некоторые стадии 88 Хоа раа н«н у-ненауалнанруемая Реале н 2- реа н л, науал анруемал ферме ом Хоа реаннн у — не ауалненруеная реанннн 2- атал н руе ал Оеа Н«н Ркс. 4.1. Энергетические диаграммы для некатализкруемых к катализи. руечых процессов. включают образование и н т е р м е д и а т о в — нестабильных промежуточных частиц. В качестве интермедиатов часто выступают органические ионы нли радикалы. Их относительная устой' чивость и, следовательно, вероятность образования растут с увеличением возможности рассредоточения, т. е.
делокализации заряда или неспарениого электрона в данной частице. Использование катализатора приводит к существенному понижению величины энергии активации н соответственно уве," личению скорости химической реакции. Катализатор не влияет на положение равновесия между исходными и конечными продуктами, т, е. на изменение свободной энергии процесса.
Для реакций (п угуо особенно важен ферментативный катализ, кото- Р ый осуществляется при помощи ферментов (энзнмов) — высокоспецифичных бнокатализаторов белковой природы. На ри . приведены примеры энергетических диаграмм для каталитических и некаталитических процессов. У; В принципе все реакции обратимы, однако на практике многие из ннх рассматриваются как практически необратимые. Некоторые органические реакции могут приводить к образованию +' не одного, а нескольких изомерных соединений, скорость образования которых обычно бывает неодинаковой. При проведении реакции в сравнительно м я г к и х у с л ов и я х в таких случаях практически полностью получается изомер, скорость образования которого наибольшая, т.
е. имеет мес~о кинетически контролируемая реакция. В более ж е с т к и х у с л о в и я х (повышенная температуРа, достаточная длительность процесса) в качестве конечного продукта образуется изомер, отличающийся (по сравнению с остальными) большей термодинамической устойчивостью, т. е. осу- ."3Р 89 4.2. ТИПЫ РЕАКЦИЙ И РЕАГЕНТОВ ° Способность вещества вступать в ту или иную химическую реакцию и реагировать с меньшей или болыпей скоростью назы- вают его реакционной способностью. Реакционная способность всегда должна рассматриваться только по отношению к реакционному партнеру. Само вещество при этом называют субстратом, а действующее на него соединение (реакционную частицу) — р е а г е н т о м.
Субстратом, как правило, называют то вещество, в котором у атома углерода происходит разрыв старой и образование новой связи. В биохимических процессах реагентами считают ферменты, а вещества, подвергающиеся их действию, — субстратамн. В ходе химического превращения обычно затрагивается не вся молекула, а только ее часть — реакционный центр. ° Реакционный центр — это атом или группа атомов, непосред- ственно участвующая в данной химической реакции.
Реатент ,ФО НОН м:ам СНЗС + НЗО (4Л) О СН,С О вЂ” Н Нисиотныа рааициоиныа центр (4. 2) СбНВН НЭ + Н С! ~ст«СбНЭМНЗС! Основные реенцнониыа центр Органические реакции классифицируют несколькими способами. !. . По характеру изменений связей в субстрате и реагеите. ш Характер разрыва связей в субстрате рассматривают по отнению к реакционному центру молекулы, т. е. атому углерода, ноу которого происходит то или иное изменение. ществляется термодинамически контролируемая реакция (см. 5.3.2) . Знание теоретических закономерностей протекания реакций закладывает фундамент для обобщения разрозненных опытных данных, помогает увидеть сходство и отличие между разнообразными химическими, а также биохимическими реакциями, наконец, помогает управлять ходом того или иного процесса.
Реагенты, атакующие реакцконный центр, у р , мог т быть трех основных типов — радикальные, электрофильные, нуклеофильные. Радикальные реагенты (радикалы) — свободные атом ы или и ы с неспаренным электроном (парамагниткые частицы). частицы с неспаре ез льтате гомолити- Радикальные реагенгы образуются в реву ческо с ого разрьгва ковалентной связи (гймолиз), при котором каждый из обоих ранее связанных атомов оставляет у себ д я поо ному электрону. я и ля моле- В общем виде ниже показан такой, разрыв св з д кулы Š— У (где Е и У обозначают атомы или группы атомов, связанные обычной ковалентной связью). Ему =и Е'+У' ратур, ре, а также проведении реакции.в газовой азе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
