Углубленный курс органической химии. Структура и механизмы. (1125877), страница 15
Текст из файла (страница 15)
а НО . ОН Лье Нн Йи Ни Эиантиотопиые атомы или группы эквивалентны во всех химических отношениях, за исключением реакций с хиральными реагентамй. Важной ферментативной реакцией, которая различает энаитиотопные лиганды, является окисление зтанола, катализируемое спиртовон дегидрогеназой нз печени и спиртовой.дегидрогеназой дрожжей. Оба фермента требуют участия пикотинамидадениндииуклеотида НАР+ в качестве кофермента.
Этанол является прохиральной молекулой; четко по' казано, что окисление в апетальдегид включает переход ароЯсводорода к коферменту 1211, Выдерживание 5;1-дейтерозтанола с системой фермент — кофермент приводит исключительно к 1-Еьацетальдегяду, тогда как аналогичная обработка 1с'-1-дейтероатанола дает ацетальдегид, не содержащий дейтерий: 1з ,Р Н,С ОН 3- НвС' ~~О Ни Ня е,у н,с он Н 0 Н На Д- Взаимопревращение ацетальдегид = зтанол, катализируемое ферментом, служит иллюстрацией второй важной особенности прохиральных отношений, а именно прохиральных сторок, Присоединение четвертого лиганда, отличного от трех уже имеющихся, к карбонильному углероду ацетальдегида дает хиральную молекулу.
Исходная молекула представляет атакующему реагенту две стороны, которые относятся друг к другу как предмет к своему зеркальному изображению и являются эиантиотопными, Эти две стороны можно классифицировать как ге (от гесгиз —. правый) или х1 (от гЖхгег — левый) в соотвсетствий с пра- ь О вримененни правили последовательности лли реаеиия стереохиинчесних нро. блем врсхиральнмх неверов си. 1201. такого типа называются гегерогопнвдии, Вследствие того, что продукты замещения зиаптиомерны, определение можно уточнить. Лнганды, которые при замещении приводят к образованию энантиомеров, называются зиантиогопними.
Оба атома С.1 н С-3 в пропандноле-1,3 явля.- ются прохиралвнвьии с)ентра.ми. Если при замене одного лиганда новым лигандом образустся хнральиая группировка, то исходный структурный элемент называют прохиральпым. Правило последовательности можно применять непосредственно для обозначения гетеротопных лигандов в прохиральных молекулах, используя обозначения про-1с адо-5". При этом выбирают один из гетеротоппых лигаидов при прохнральном центре и произвольно приписывают ему старшинство перед другим, без нарушения старшинства остающихся лигандов. Если при применении правила последовательности для конфигурации прохнрального центра получают обозначение хс, то выбранный лнганд обозначается про-1с, Если прохиральный центр имеет 5-конфигурацию, то выбранный лиганд обозначают лра-5.
Обычно прохиральность в формулах обозначают буквами 1с и 5 у соответствующих ' атомов, Для пропандиола-!,3 таким образом ниже указаны прохираль* ные атомы водорода: валом старшинства, Если старп|инство заместителей, видимое с соответствующей стороны, падает по часовой'стрелке, та эта сторона обозначается ге; если против часовой стрелки, то зй Для ацетаяьдегида ген И-стороны показаны ниже: ге-стеган' тореза Реакция ахиральных агентов с молекулой, имеющей знаптиотоппые стороны, приводит к равным количествам энантиомерав, в результате образуется оптически неактивное вещество (рацемат), Например, борогидрид натрия восстанавливает 1-Р-ацетальдегнд до рацемическага 1.дейтероэтанала.
Однако в случае хиральиого агента возможен различный подход к прахиральиым сторонам и мажет образоваться оптически активный продукт. Ферментативяое восстановление 1-0-ацетальдегида приводит к Й-1-дейтероэтаиолу, [и1о — 0,28', без примеси энаптиомера 1221. Реакция полностью стереоселективна, причем водород подходит к е1-старане субстрата. О ' НО Н Я Н.С' 0 Н,С Р У- Фумаровая кислота при гидратацин в присутствии фермента фумаразы превращается в яблочную кислоту.
Из структуры субстрата я конфигурации продукта видно, чта гидроксильиая группа присоединяется к е1-стороне одного из углеродных атомов двойной связи. Каждый из тригональных атомов алиева имеет отдельное обозначение своих сторон. Ниже приведена молекула фумаровой кислоты, если смотреть с ге-ге-стороны: СООН НООС Н НО Н Э" ело Н СООН НООС СООН СООН Концепция гетеротопиых атомов, групп, сторон может. быть распространена с знантиотопных типов на диастереотопные, аналогично переходу от знантиамеров к диастереомерам.
Если один из двух номинальна эквивалентных лигаидов в молекуле заместить какой-то другой группой и образовавшиеся молекулы будут днастереомериы, то лиганды диастереогоппос диалогично, если атака одной стороны триганальиого атома приводит к молекуле, которая диастереомерна по отношению к молекуле, образующейся при атаке с противоположной стороны, то обе стороны диастереотопиы.
В качестве примера молекулы с диастереатопяыми лнгаидамп рассмотрим аминокислоту Е-фепилаланин. Два протона при С-В,диастереотопиы, так как замещение любога из них приведет к молекуле с двумя хнральными центрами. Поскольку уже имеющийся хиральный центр имеет конфигурацию 5, то две молекулы будут диастереамерными: одна с конфигурацией 25,35-, другая с конФигурацией 25,31т-. Как и в случае энантиатоппых протонов, диастереатопные протоны обозначаются пробег и про-5.
Механизмы биоорганических реакций часто исследуются с использованием изотопво меченных субстратов, чт различить дпастереотипные лиганды. Фермент феннлаланнламмо[ лиаза катализует превращение фецилаланнна в транс-коричную кисл в результате анги-элиминирования амнногруппы и Э-про-5-протона. ( реохимия реакции показана нпже на примере Ь-фенилаламина, ме~ ного дейтерием [23): соо Р" ~т"'1н, и ооон Нз Нз ".,г " соо ! Йз Ннз' Р Н Н ~к'- — „~'" Важным свойством диастереотоцных лигандов является то, что < химически незквнвалеиткы на отношению как к ахиральным, так ~ хиральным агентам.
Важно также то, что их можно различить фнзи скимн методами, в основном с помощью ЯМР-спектроскопии. Окру; ння диастереотопных групп топологнческн неэквивалеитны. Следств~ этой неэквивалентности является проявление'различных экранируюи эффектов н потому различных химических сдвигов в спектрах Й! (эиантиотопиые группы имеют одинаковые химические сдвиги). глядиый пример такого различия можно видеть в спектре ПМР Й-б зилпроизводных пис- и транс-2,6-днметилпииеридинов [24[, Метнле вые протоны беизнльной группы в пас-изомере энантнотопны и да четкий сннглет. Метнленовые протоны в транс-нзомере диастереотоп и проявляются в виде четырех линий АВ-системы. „„л~-.,„, НО Х 'Нз Н О" Н Н С Н РЬ .чюэнс Рп цпг- .Чегко наблюдать и химические различия диастереотоппых лиг~ дов, Известно, что протоны, соседние с сульфоксидпымн труппами, л ко подвергаются обмену иа дейтерий, катализнруемому основанияь В бензилметилсульфоксиде бензнльные метилеиовые протоны диас реотопны, химически иеэквивалентны и поэтому обмениваются с р: ными скоростями [25[: о Присоединение к карбо п1льным группам в хиральвых молекул является, вероятно, наиболее известным примером реакции, включа щей предпочтительную атаку одной нз днастереотопных сторон три1 нального а~она; о пем уже упоминалось [см.
пример [5) иа схеме 2Л Преобладающий диастереомер, образующийся в этой реакции, мож быть предсказан иа основании эмпирического правила, предложенно Крамом [[26[ и предыдущие работы этой серии; иную змпнрическ) модель предложил Карабатсос [27[; о ее теоретическом обоснован. см. [27а[), Как все эмпирические правила, правило Крама основано ~ экспериментальных данных„а ие на механизме, и его следует рассма рнвать не как попытку объяснить наблюдаемые факты, а как попыт; О Н Н !( Ф~ В В +СнаСС ) -, Т СН, Н М-НВ, Н,о НН + =~- +:. =.. ) ! Т..СН, На)Ч СООН Р" ьне $ "- Н Сн, Н ОН Н ОБЩАЯ ЛИТЕРАТУРА' Ес ?.. Еяе), 6(егеос)гет!а(гу о! СагЬоп Сотроипба, МсОгазт-Н!11 Воо)г'Со., Ыеег уог)г, 1962 (ииеется перевод; Э, Запел. Стерсокимия соединения углерода, Пер.
с англ./ Под ред. В. М. Потапова, М., Мир, 1966), К М!а!ого, )п1гобпспоп го 6!егеосьет!а(гу, Ег. А. Веп!ат!п, Ыезт уог)г, 1966, б. Майа, М. Раппа, 6(егеосиет!а!гу, Нагрег апб Ком, Неаг 'г'ог(г, !972.; ТЬе Чап'! НоИ вЂ” 1.еВе1 Соттеаогабте !аапе, Те!гайебгоп 60, 1473,=200? (1974), ДОПОЛНЕНИЕ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА В, М. Потапов. Стереохимия. М„Химия, 1976, СТЕРЕОХИМИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ Вг. Е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
