Терней - Органическая химия II (1125893), страница 84
Текст из файла (страница 84)
В какую из этих двух групп следует включить гуанозин и уридинР3 табл. 27-1, тривиальные названия нуклеозидов определяются их агликонами; наименования производных пиримидина имеют окончания «идин», а произ-- водных пурина — «овин». Структурные формулы некоторых нуклеозидов. приведены на рис. 27-1.
В природе встречаются другие основания, помимо тех,. которые представлены в табл. 27-1; они присутствуют в необычных, а также в весьма важных системах. Так, например, в нуклеиновых кислотах бактериофагов (т. е. вирусов бактерий) содержатся 5-оксиметилцитозин и 5-оксиметил-- урацил. Необычный С-нуклеозид псевдоцридин входит в состав транспортных. рибонуклеиновых кислот (тРНК). «474 глАВА з7 ин, Х сн,он о н сн,он нон,с й б-окспмешплпрзцпл Он он псевЬоурпбпн б-окспмепшлцпшозпн Таблица Ю-1 Наиболее распространенные нуклеозиды Нуклеозид Основание рибозид дезоксирибозид Аденин Гуанин Урацил Цитозин Тимин Гипоксантин Аденозин Гуанозин Уридин Цитидин Рибозид тимина Инозин Нуклеотидом называется нуклеозид, который имеет фосфатную группу - — ОР(0)(ОН)„связанную с пентозой.
Зта группа присоединена обычно -к атомам СЗ' или С5' пентозного остатка е. Поскольку группы — ОР(0)(ОН), .обладают кислотными свойствами, нуклеотиды можно рассматривать и называть либо как фосфаты, либо как кислоты (табл. 27-2). Таблица 27-2 Наиболее распространенные нуклеотиды Название нуклеотида Основание как моиофосфатз как кислоты 2'-Адениловая 3'-Аденил оная 5'-Адениловая 3'-Уридиловая 3'-Гуаниловая 3'-Цитидиловая 3'-И нозиновая Дезоксиадениловая Дезоксигуаниловая Тимидиловая Дезоксицитидиловая Аденозин-2'-монофосфат б Аденозин-3'-монофосфат Аденозин-5'-монофосфат Уридин-3'-монофосфат Гуанозин-3'-монофосфат Цитидин-3'-монофосфат Иновия-3'-монофосфат Де воксиаденозин-5'-монофосфат Дезоксигуанозин-5'-монофосфат Тимидин-5'-монофосфат Дезоксицитидин-5'-монофосфат з Первые семь соединений — рибонуклеотиды, а последние четыре — дезоксирибонуклеотиды. ,Все соединения, образующие 3'-фосфаты, дают также 5'-фосфзт, дифосфат и трифосфат (как это видно, например, из структурной формулы адеииыз, приведенной в тексте).
Все б'-моиофосфаты способны к образованию дифосфатов и трифосфатов. б Вместо слова»моиофосфат» часто пишут и говорят просто «фосфат». ~ В названиях нуклеозидов и нуклеотидов атомы пентозы нумеруются цифрами со :,штрихом, а атомы пурина или пиримидина цифрами без штриха. Аденин А денин Аде нин Урацил Гуанин Цитозин Гипоксантин Аденин Гуанин Тимин Цитозин Дезоксиаденозин Дезоксигуанозин Дезоксиуриднн Дезоксицитидин Тимидин Дезоксиинозин н~ клииновыи кислоты 475 Одним из наиболее важных нуклеотидов, участвующих во многих биологических реакциях, является адено вин-5'-фосфат, более известный под названием аденозинмонофосфата (АМФ). АМФ служит побочным продуктом реакций, использующих аденозин-5'-трифосфат (АТФ) в качестве источника энергии.
Промежуточное соединение в реакциях фосфорилирования представляет собой аденозин-5'-дифосфат (АДФ). Х аоенон Х О; О, О 3 Н,' П,' П НΠ— Р-',Π— Р-',Π— Р— О— 1,' ! И' ,,11 ~ Н 1 3 а-рибоза ОН О11 АМФ АдФ АТФ Помимо простых монофосфатов, большую роль в биологических процессах играют циклические нуклеотиды, фосфатная группа которых связана с двумя г~дроксильными группами пентозного остатка.
Самым важным из них является циклический АМФ (аденозин-3',5'-монофосфат) *. Х11 циклический АМФ 6' г О О- Р О ОН и 27.4. ЛАБОРАТОРНЫЕ СИНТЕЗЫ НУКЛЕОЗИДОВ е О биологической роли циклического АМФ см. РаеФап 1., Яс1. Агпег., 227, 97 (1972). Существуют три основных подхода к синтезу нуклеозидов. Во-первых, нуклеозид можно получить непосредственно из углевода (или его производного) и основания (или его производного); во-вторых, простой М-гликозид можно превратить в нуклеозид, и, в-третьих, из одного нуклеозида можно синтезировать другой. СИНТЕЗ НУКДЕОЗИДОВ ПРЯМЫМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕМ.
Нуклеозид можно получить при взаимодействии гликозилгалогенида с алкоксипроизводным основания. Вместо самого основания берут его алкоксипроизводное 476 глАвА 2т для того, чтобы, блокировав оксигруппы, оставить в качестве нуклеофильного центра только атом азота.
Алкоксигруппа легко превращается в гидроксиль- ную. В приведенном ниже примере гидроксильные группы сахара защищены ацетилированием. АсОСН ЛсОСН вЂ” в,е АсОСН Ас ОАс АсО О "СФ ! сн, сн, ОАс ОС,Н, ос,н, с,н,о ос,н, Асо— Асо — С ! ОАс сн, ОЛс ОЛс о н,о ,,О Ас СНз С о опэ УРйин + — А.О— п,о Ас ОАс 10. Напишите механизм приведенной ниже реакции Ксли в основании имеются реакционноспособные аминогруппы, его обычно используют в виде меркурированного или хлормеркурировапного производного основания с ацетильной защитой. Примером может служить НУклеиновые кислоты 477 получение цитозина.
ННАс В*ОСН Вб М вЂ” н в. | — н~в; О н ВгО О!Ь ВвО ОВв нн нн, н,о А, НО О Ас= — С Ф сн, ОН ОН цитпозон 'МНАс АсО Ас=СНб СО ОАс ОАс СИНТЕЗ НУКЛЕОЗИДОВ ИЗ АМИНОСАХАРОВ. Ниже показана конденсация р-этокси-Х-карбзтоксиакриламида с 2,3,5-три-О-бензоил-р-врибозиламином, которая после гидролитического отщепления защитных групп дает уридин.
Так же как и в предыдущем примере, оксигруппы пентозы здесь ацилированы. Суммарная реакция: ВкОСН О Ве нн ~! + ЕЮ вЂ” С=с — С вЂ” УНСО., — '~ ВгО ОВк ВхО ОВг цриЪин оне ! ~~О Вв= — С С6Н5 е'в = — сна О ф Вк= — С .6~ 5 11. Назовите продукты следующих реакций: Ы - НбС1 Оке~я,О ) И НКС1 478 глАвА и Механизм: О О Н О О С ЕЕ ~' !.
!! ~ О ~! !! ~е~ео — „СН=(.Н вЂ” (.— ХН вЂ” С вЂ” ОС~1!,— +СЩ) — С вЂ” (.!! — (.— Н!! — (,— ОС Н .~'Н, Н ~Ц 0 0 !! !! О О !1, С!! —,н... ! !ХО !1, И, НС=СН вЂ” С вЂ” Х ! ! — С вЂ” ОС,Н ~ — ' — ' — С,Н О вЂ” С вЂ” С!1 — С вЂ” ХН вЂ” С вЂ” ОС Н Г~НН Н Н Н Н Н Н / С=С „ С=С Й С=О ----, (ЧЧ С=О Н,О/ '~, / С вЂ” ~ ' / ~Ъ Ц С вЂ” Н (Ь ос,з,н ~-нО Н Н / С=(-' / -Н С =-О ~'Н //' Н СИНТЕЗ ОДНОГО НУКЛЕОЗИДА ИЗ ДРУГОГО. Взаимопревращение нуклеозидов может происходить в результате изменения либо углеводного остатка, либо основания, а иногда и их обоих.
В приведенных ниже примерах показана наиболее часто применяющаяся модификация основания. Н Н С=О У! Н О Н 0 Н, Х о Н, Сн, Н переНос протона ОН ОН урйля 0 СН ОН Н н, Рс 0 Х Н ОН ОН тнмооцН Н Вг г Х О +ЯН ЕЕОС НО О!1 ОН н~клкиновык кислоты 479~ 27.5.
СИНТЕЗ НУКЛЕОТИДОВ Многие реагенты способны превращать оксигруппу в эфир фосфорной~кис-- лоты: О 11 Й вЂ” ОН -+ Н вЂ” Π— Р— ОН ! ОН Именно эта реакция лежит в основе получения нуклеотидов из нуклеозидов. Примером агента, который применяется для синтеза нуклеотидовиз. нуклеозидов, может служить дибензилхлорфосфат (СаН,СН,О)~Р(О)С1. Он реагирует со всеми оксигруппами сахара; поэтому для того, чтобы реакция шла избирательно по 5'-оксигруппе, необходимо <защитить»',.2'- и 3'-оксигруппы, превратив их, например, в кетальные.
Чаще всего применяется кеталь. ацетона. Пример защиты в общем виде показан ниже. НОН, Н,С СН, э~июня ру а аетпалл Затем это производное реагирует с фосфорилирующим агентом. О !! (С,Н,СН~О) ~Р— О О НО !! (С,Н,СН~О),Р— С1 + Изопропилиденовую защитную группу удаляют путем мягкого кислотного гидролиза. В результате гидрогенолиза происходит разрыв связей меж-- ду бензильными группами и кислородным атомом дибензилфосфата.
О (С.Н.СН,О),Р— О О ! !! Х— НΠ— Р— О н,ое н, + + НО га х НО ОН. -'480 глАвА 27 12. Как можно осуществить показанное ниже'превращение, используя любые необходимые для етого реагентыг Н О вЂ” С вЂ” СН ! Снз ОН ! 27.6. СТРУКТУРА НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ Нуклеиновые кислоты, так же как и другие макромолекулы, должны быть описаны с точки зрения их основной или первичной структуры, различных вспомогательных связей (например, водородных) и макроструктуры.
Наше внимание будет сосредоточено на ДНК, так как она изучена лучше, чем РНК. ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА. Скелет молекул ДНК и РНК представляет собой гетерополимер, состоящий из углеводных и фосфатных остатков. о н НΠ— Р— О !! ! о сн, 5' нуклеот Л. К каждому сахару присоединено основание. Участок молекулы ДНК показан схематически на рис. 27-2. полинуклеоппй или нуклеиновая кислота Т Но — Р— О !! ! о сн 5' О Н ! НΠ— Р— 0 о сн, Рис. 27-2. Участок полимера ДНК.
Фосфатная группа соединяет атом СЬ' одного- остатка сахара с атомом СЗ' другого остатка. Буква В обозначает любое из четырех оснований: аденин, гуанин, цитозин пли тимин. н»клкиновьгк кислоты 481 Различия в составе ДНК и РНК можно обнаружить, идентифицируя продукты полного гидролиза этих нуклеиновых кислот. Как видно из табл. 27-3, и ДНК, и РНК содержат аденин, гуанин и цитозин. Однако Таблица 27-8 Продукты гидролиза нуклеиновых кислот а Нуклеиновая кислота Основчние Сахар Кислота РНК В-Рибоза А девин Гуанин Цитозин Урацил Аденин Гуанин Цитозин Тимин Фосфорная » 2-Дезокеи-В-рибоза Э ДНК а В таблицу включены только самые распространенные основания.
вместо тимина, который мы встречаем в ДНК, в состав РНК входит урацил. Хотя это и не видно из табл. 27-3, в ДНК количество цитозина равно количеству гуанипа, так же как и адепипа и тимина (или урацила). При- чина этого явления станет ясной из дальнейшего изложения. И. Нарисуйте структурные формулы аденозина, гуанозина, уридина, цитидина и тимидина. * Уотсон Д. Двойная спираль — М.: Мир, 1973.— Прим. ред.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
