Углубленный курс органической химии. Реакции и синтезы. 2 (1125876), страница 81
Текст из файла (страница 81)
кислотный остаток должен быть связан с нерастворимым полимером, На практике пр»»соединение проводят введением в полистирол хлорме- тильиых трупп, которые нс»юльзуются для алкилнровапня карбоксиль. ного конца первого остатка аминокислоты: 1 В. СНт и СНт ТИНС»»СООН+ С»СН« — ' — Сн — Т»(НСНСООСНэ- ' ~~ — СН 1, — 1 ч»9 Каждый нз следующих остатков может вводиться с помощью повторе ння последовательности: 1) снятие амниной защ»»ты, 2) связывание со следующим защищенным ио зминотруппе остатком с позуощью цикЛогекснлкзрбодли лида.
Во всех операциях реакционная система остветст гетерогенной н растуи»нй иептид связан с нерастворимым полимером. Очевидно, что прн этом методе должны значительно уменьшиться потери на стад»гях выделения н очистки, которые имеются и обычном пептидном с»»пгезе. Метод также' создает возможность механизации н автоматязации пода»и реагентов, чтобы пелтндный синтез мог проте' кать быстро, со значительной экономней сил, обычно затрачиваемых на очистку инте рмгдинтаз. После тото, кзк создана необходимая последовательность зч»»нок»»слог, иептид снимается с полимера с помощью восстановительного расщепления н затем очищается хроматографнческнми методамп.
Этот метод называется твердофазиим петадиым винтазом, поскольку построение пептида происходит на нерастворимой основе 1251. Поскольку синтез осуществляется без очистки интермедиатов, выходы на каждой стадии должны быть очень высоки. Если на какой-либо из стадий нужный остаток не введен, то синтез приведет к пептиду с на рущенпой последовательностью. Г1ростое статистическое рассмотрение показывает, что при синтезе пептпца, содержащего 25 остатков, с достоверностью введения каждой единицы, равной 99ее, только 75% конечных цепей имели бы требуемую последовательность. Остальной про.
дукт представляет очень похожие пептнды, в которых недостает одного пли иногда двух остатков. Можно полагать, что при 100 остатках каждая цепь, з среднем, имеет адин дефект, а выход «совершенного» пептида должен быть очень низким. Поэтому современные исследования направлены на выявление стадий, пе удовлетворягощих этим очень высоким требованиям к выходу, и на улучшение условий проведения этих стадий, чтобы можно было надежно получать чрезвычайно хорошие результаты на стадии связывания.
Твердофазный метод успешно используют для последовательного построения цромежуточпых фрагментов. Затем эти фрагменты до связывания можно очистить и довести до индивидуального состояния с помощью обычных методов. Поскольку производится очистка индивидуальных фрагментов, такой способ в меньшей сгепенн ведет к образованию смесей близких по строению, но неиденгичных пептидов.
Некоторые характерные полипептидные синтезы с помощью твердофазного метода даны в табл. 11.2; там же приведены сокращенные названия защитных групп и методов активации, которые находят широкое применение в этой области исследований. 11.3. СИНТЕЗ НУКЛЕОЗИДОВ, НУКЛЕОТИДОВ И НОЛИНУКЛЕОТИДОВ Важной самостоятельной областью исследований в органической химии является также синтез отдельных компонентов и, в 'конечном счете, полимерных структур, которые встречаются и ДНК и РНК. Малые молекулы этого типа представляют интерес как из-за их биологи. ческой активности, так и из-за того, что они являются составными ча.
сгямн макромолекул. Нуклеознды, входящие в состав РНК, являются производнымн рибозы, связанной с одним пз четырех гетероциклических оснований— аленином, цитозипом, гуан или урацилом (далее обозначены буквой В). Фосфорилнрованные нуклеозиды называют нуклеотидами. нуклеезяа иукееетид Полимеры образуются с помощью фосфатных связей между 3'-гндрокснльной группой и гндроксиметильиой группой соседнего нуклеозида. В сахаре, входящем в ДНК, отсутствует 2-гидроксигруппа (дезоксири-, боза) и вместо урацила в качестве о новация входит тимин: ! ΠΠ— Р— О 2 О О !! О=РОСН2 В ! а !! Π— Р— О ОН ! О Н, !! Π— Р— О ОН ОСН2 О !! Π— Р— О Н полинуалеотилиая структура ДНК полииуалеотилная структура РНК Существует большое число нуклеозидов, содержащих другие сахара, однако они не входят в состав ДНК или РЙК.
Имеются также некоторые вариации в структурах азотистых гетероциклов, Однако преобладающими в ДНК и РНК являются следующие основания: ННа !чн, О О 0 аления янеаанл еуааян урания тиман В синтезе полинуклеотидов используют те же основные принципы, что и в синтезе полипептидов. Цепи строят последовательным соединением нуклеозидных единиц или небольших олигонуклеотидов. На практике проблемы, возникающие при таких операциях, очень сложны; методы пуклеотидного синтеза и полнмеризация не столь совершенны, как в химии пептидов, Тем не менее, эта область является важной в синтезе макромолекул, и поэтому некоторые яз основных реакций рассмотрены ниже.
Фундаментальной реакцией в синтезе иуклеозидов является взаимодействие галогенпронзводного фуранозы с основанием, действующим в качестве нуклеофила. Гндроксильные группы сахара во время этих операпий обычно защищены бензнльными, ацетильными или бензоильными групаамн. Простые эфирные группы можно удалить гидрогеполизом, а сложиоэфирныс группы — взаимодействием с водным основанием или водным аммиаком. Большая часть приведенных в данном разделе примеров является производными рябовы или дезоксирибозы. Однако реакции обычна одинаково применимы также к другим сахарам. Поскольку у большинства указанных оснований имеется более од.
ного потенциального нуклеофильного положения, важную роль играет региоселективность проводимых реакций. Создать такого рода селективность можно с помощью защиты одного или более конкурирующих положений нлн воспользовавшись имеющейся в данных основаниях се- лективиостью. Например, необходимой селективности в аденине можно достичь при использовании И-меркурироваииого производного бензоилироваиного аденина: МНСОРЬ <~~У яо оп яо ои- Прямое взаимодействие адеиииа с галогенпроизводпым сахара приводит к связыванию рибозы как с Х-З, так н с М-9-положениями аденина 12611 ,ХНе КОСН -о 1~)+в 12З е;,1 1!аа 1 Другим методом формпрованеея связи между основанием и сахаром является так называемый еметод сплавления».
Смесь тетраацетилрибозы и основания нагревают в отсутствие растворителя. Ацетильпая группа является более плохой уходящей группой, чем галоген, однако при 130 — 1о0 'С реакция происходит 1271: 1 (( Ас ОСНе Ае ОСНе М С1 ''>— АеО ОАс АсО ОАс А ОСН ОА ~ > — ' 121ае о..авамеаа, без Р-аноеееаа) 128 1 РЬСОИН ф~ ы1де ~ф по оп 0 йо ои Пнрнмидииовые основания — цитозин, урацил и тимин — непосредственно не могут алквлироваться галогенсахарами. Нуклеофильность атомов азота, входящих в цикл пиридонового типа, значительно уменьшена по сравнению с нуклеофильностью атомов азота пиридинового типа, присутствующих в пурнновых основаниях. Реакционноспособиымн являются дналкокснпиримидины, при их М-алкилироваиии одновременно происходит дезалкилирование у соседнего атома кислорода.
Эта реакция известна как метод Гильбертп — Джонсона )29); В современной модификации используют триметилснлнловые эфиры пиримидиновых оснований. Б присутствии этой более чувствительной группы в процессе алкилирования и последующей обработки оба кислорода освобождаются от защитных групп ~30, 31): о н Я~(СНз)з КОСН .цосн * 0 РзС о ~ ОБ1~СНз)з ссо ссо АсО ОАс и п-нзтрсбензоял, Ас = СОСН, Из пирнмидииовых оснований можно также получить ртутные производные, которые при взаимодействии с галогенсахарамн образуют нуклеознды ~32). Стереохимня введения основания в фуранозный цикл при синтезе нуклеозидов может определяться внутримолекулярным влиянием заместителей в молекуле углевода. Когда в положении 2 фурапозпого цикла имеется сс-ацилоксизаместитель, основание обычно входит в б-положение ~33): ВО Н Осс' з О Вг + ~~ ъ и Ой' ссо Осс Ояс(СН,), АсОСН О Вг + ! Д ...
-,,...), Ас ОАс ссОСН М О чо Ой ,ил. СХЕМА ПЛ. СИНТЕЗ НЕКОТОРЫХ ИУКЛЕОЗИЯОИ . ..„!.„1,". и о ), нй ))о о!) осн, осн, ) ) — »- и осн, ))осн, с! 1!))зз ) йо оц й= беилиил о 12) )ззб) ок ои йы л-иитаобеизоил ! сн,ы )ьи иосн, н 1з) 1Ззв) силн и ин ио он во оц Р= лцетил РЬСОНН ~1 ~оснво Щ-2 и !)Осн, о носн 14)1ззг) !+ и~~ ) ~) и ин )) ио ))= л-иитиебеилиил РЬСОИН 156е) 113%) В отсутствие этой структурной особенности может образоваться смесь стереоизомеров. С помощью описанных выше общих методов можно получить ряд иуклеозидов, как зто представлено на схеме 11.2. Мононуклеозиды, используемые для синтеза полануклеотидов, сходных с РНК, легко доступны; их называют по составляющему основанию: мн.
но н, НО ОН «тииизии !О) 110 ОН а. «иозии ! к ! носни о н он о н,с..З. Х м"~о носн о 110 тиыиьы ( Т ! цитиаи««(С! Для образования олигонуклеотидов из нуклеозидов необходимы такие методы, в которых обеспечивается фосфорилировапие и связывание только 5'- н 3'-гндрокспльных групп. Позтому 2'-гидрокснль«ая группа в олигорибонуклеотидах должна быть защищена. Этого осложнения нет прн синтезе дезоксирибоиуклеотадов. В атом случае связывз.
ние можно осуществить с помощью фосфорилирования б'-.гидроксильной группы н последующего соединения с 3'-гидроксильной группой другой молекулы. Для проведения реакнин стедующий нуклеотид должен быть' защищен по 3'-гидрокснльной группе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
