Н.А. Тюкавкина, Ю.И. Бауков - Биоорганическая химия (1128683), страница 31
Текст из файла (страница 31)
б 8. БИОЛОГИЧЕСКИ ВАЖНЫЕ РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ЗАМЕЩЕНИЯ Замещение спиртовой группы в организме осуществляется, как правило, после ее превращения в эфиры фосфорной, дифосфорной (пирофосфорной) или трифосфорной кислот, поскольку анионы этих кислот являются весьма легко уходящими группами, что связано с высокой стабильностью фосфат-ионов (см.
4.4.1). о о о о П и — Π— Р— О- Π— Р— О и — Π— Р— Π— Р— О ! О- о- о- о- ЭфиР тр«фосфор ой лис«от Тр Фоофа с (у ад щан ру «а) (эфиры фосфорных кислот и фосфат-ионы приведены в полностью ионизированной форме, т.е. в том состоянии, в котором они преимущественно существуют в физиологических условиях). Примером такой реакции может служить синтез 5-адеиозилметионина из аминокислоты метионина (см. 11.1.1) и АТФ (см.
13.3). Тр фссфат но б.дданоанлнетнонин («родунт нуийасф й Ого («родунт нунй Ф щога ааиащен н) (глод«Фа груп«а) В ходе этой реакции ции осуществляется нуклеофильное замещение ислор.д, "' ' ('у уклеофильному механизму проходит мещение тиогрупп по н х в соответствующие ониевые группировки осле превращения их в со ((производные сульфония).
Н Н 8 Н Нунлеофнл Трналнилаинн татр т аалннламмони» (уладан(аи группа) !субстрат) ти еакции имеют чре звычайно важное биологическое значе- еское метилирование часто осуществляется пр ' ние. Так, биологии - ых солей. Наиболее универсальным помощи в организме является Ь-аденозилметиодонор ом метнльных групп в ходит метилирование аминов, например нин. С у его частнем проис мина норадреналина (см. 9.3.5), В приведенном ниже приколами , р мере 3-аденозилметионин ис использован для метнлирования пиридинового атома а ма азота в никотинамиде, еофильнал ат и термины сомн, ААеннн ООССНСН2СН2ВСН О Снз — м ,! н Он ОН и - метнлнинатинамнд (прадунт нунлеовильного замещения) В-аденазилгомоцистеин (уводмцая группа) включает перенос метильазота бетаина, продукта Биосинтез аминокислоты метнонина ной группы от четвертичного атома окисления холина (см.
9.3.5). ае)нльная вта н М) )з ! ван,ан,анапа 82 1, СНз м СН2СОО СНз Гомоциатенн (иунлеоаил) Ветанн (субстрат) мна аЪ-в СН2СН2СНСОО- «Ои днвветнп,дццнн (уводящая гРуппа) Ацетат-нон Ате Замещеннми ацетилаосват 180 Протонироеаннмй метнонин (продунт нунлеофильного замещения) Далее протонированный метионин, отщепляя протон, превращается в метионин (см. 11.1.1). Ацилат-ион !сСОО вследствие мезомерной стабилизации проявляет свойства слабого нуклеофила.
Однако в физиологических условиях ( Н 7,3 — 7,4) способно х р,, —, ) он обладает более высокой реакцион) бностью и превосходит сильные нуклеофилы )хо)Н илн НΠ— ) ' . ' ' )ой так как в нейтральных условиях последние обычно и полностьк) Примером нуклеофильной реакции ацилат-иона (п нино можая служить образование замешенных апет . ф фнлфосфатов в результате расщепления связи Р--О в нуклеотиде АТФ (см. 13.3) вием ацетат-ио см. '. ) под дейстт-иона (нуклеофильное замещение у атома фосфора) О О Снз С 0 Р 0 Р 0 Р О~ Снзд 0 Р О) + Р Оу й 0 2 Основные понятия Глава 7 НУКЛЕОФИЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ КАРБОНИЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ 4э Соединения, содержащие карбонильную группу ) С=О, в зат ха акте а связанных с ней заместителей делятся на р р следующие классы: альдегиды, кетоны, кар он ' функциональные производные. В альдегидах наряду с углеводородным р д а икалом карбоннль.
ная группа о язатель б но связана с атомом водорода и в целом групО пу — ' называют альдегидной. В кетон' вх оба заместителя Н :. В ка боновых кислотах карбо. . имеют углеводородную природу. В р — СООН, нильная группа входит в состав кар о бокснльной группы— т. е. всегда связана с гндроксильной группой. Наи олее важ Н б жными функциональными производными кар оноэфи ы и тиоэфиры, амиды, , вых кислот являются соли, сложные эфиры и ти и ы. Все эти соединения содержат моди- галогенангидриды, ангидр ды. се э , фйцированнук) карбоксильную группу и при гидролизе н ип к ф нкциональным прокарбоновую кислоту. Г1о этому принци у фу изводным карбоновых кислот можно жно отнести и нитрнлы В " лаве рассматривается также оксид углерода( ) В настоящей гла , со е жаших .
О=С=О как простейший представитель соединений, с д р , карбонильную группу. 181 оизводные углеводородов и-связью углерод — гетероатом ' галогенопрои вводные спирты фенолы простые эфиры пероисиды виниловые эфиры зпоксиды тиолы кофермент А дисульфиды сульфониевые соли амины Ллкилирование сульфидов аминов щ- алкоксид-ионов в- гидроксид-ионов тиолят"ионов — галогенид-ионов — ониевыми соединениями Реакция первичньи аминов с азотистой кислотой Реакции нуклеофильного замещения — общая схема процесса — субстрат — нуилеофил — нуклеофуг — хорошо уходящие группы — плохо уходящие группы — понятие об ассоциативном и диссоциативном механизмах — переходные состояния — нарбокатионы Реакции элиминирования — галогенопроизводных — спиртов Альдегиды методы о-с-т 1 Х о И я-с — н о И й-с — й о И я- о-он о И я- с-ом й- с-Бя о я-6-ннэ о и я -с-х Соли Сломиыв зфир» Слоисимв тиазвирм Амиды о я- 6-ння о И я-с — мя'э о И я- с-нм о () й-С вЂ” т е о о я- с-о-с — я Ззмеисвииыв амиды ~~~=о + н+ =- ~-ф! ИС р»о.аромат ес Ара ам ес о снс о 5 ,с снэ 'н с н с снз е 5 0 сн ссн.
С заряд. Ме афе «а егоа Ье аа дег д ! ! ' Ясе амде д Ясето 183 182 Галатеи Аигидридм вигидридм 7.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ КАРБОНИЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ Тригональный зр'-гибридизованный атом углерода карбонильной группы образует а-св лежащие в одной плоскости, и и-связь с атомом кислорог(а за.счет негибридизованной р-орби- тали.
Вследствие различия в электроотрицатедьнастн' ато7гов углерода и кислорода и-связь между ними сильно поляризована (рис. 7.!). В результате на атоме углерода карбонильной группы возникает эффективный положительный заряд 6+, а на атоме кислорода - — отрицательный заряд 6 —. Поскольку атом углерода электронно-дефицитен, то он представляет собой удобный центр для нуклеофильной атаки. Эта атака в зависимости от природы Х в карбонильном соединении )х — СΠ— Х приводит к различным результатам — присоединению по двойной связи С=О (нуклеофильное присоединение, Х=Н или й) или замещению Х на У (нуклео. фильное замещение, Х=ОН, ОК, )х(Нс, На! и др.).
В кислой среде активность карбонильной группы, как правило, увеличивается, поскольку вследствие протонирования атома кислорода на атоме углерода возникает полный положительный р-орбетвви Поаариаоаег аа рц. и-саада ,у. ~ьГ Ж~ ) .~' ' г7' Рис. 7.1. Строение карбонильной группы, определяющее ее взаимодействие с иуклеофнльиыми реагентами. Кислотный катализ используют обычно в .
у тех сл чаях, когда атакующий нуклеофил обладает низкой активностью. 7ИЕ НУКЛЕОгРИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ Реакции нуклеофил ф . ьного присоединения характерны для альде' гидов и кетонов (та л. в (табл. 7.1). В зависимости от природы органических радикалов алов альдегнды и кетоны могут принадлежать к м яд . Кетоны алифатическому (жирному) нли ароматическому ряду. , бывают смешанными. Альдегиды и кетоны —.
полярные соединения, у которых в ' жидкой фазе имеет место диполь- ипольное в взаимодействие моле' к л д уг с д том. Поэтому альдегиды и к имеют более е ат ы полярные сое инения, наприг высбкне температуры ". О пако в отлит т ° а а с а-~ ' маеомммдвдмм чие от спиртов и кар боновых кислот, в их молекулах отсутствуют Е связанные с атомами, о ми кислорода высоко подвижные атамьеводо' рода.
В связи с этим альдегиды и кетойы не ассоциированы за ' счет образования водородных связей. йг фпзипсские спойстнз Отдслыснг прсдстзеитгпп сгрукгуризи формуле ипзпзние Адьдегнды )у(етпнпдь (мурпзьиный, форнс мндьдегия) Этннпль (уксусныи нне-тдльдегид) '(троггпнппь (прапноноиый) вутпнпль (н-мпслнный) Г)ропеналь (нкролеин) ,г бутон-2-пдь (кратанопый) Бензпльдегид ! , Кетоны Нроппнан (пнетон) бусинок-2 (метилзтилкетон) Анетофенои 56 80 204 СНз —.СΠ— СН г СН -СΠ— СН СН, С)(,— СΠ— СкНз о Н зо О Нг С=О ( Н' АГЛ) М.
ффе деы я-групп ЕнЛО (84 Как акцепторы водородной связи альдегиды и кетоны могут взаимодействовать с молекулами воды и поэтому хорошо в ней растворяются (особенно первые члены гомологического ряда). ь- ь С=ос- Н-О Схематически распределение электронной плотности в альдсгплах и кетонах с учетом передачи электронного влияния электронно- дефицитного атома углерода карбонильной группы по о-связям представлено ниже (атом волорода, указанный в скобках, может быть замецген на органический радикал). Наличие в молекуле альдегида нли кстона элсктрофильного центра (1) электронно-дефицитного атома углерода карбонильной группы - прелопределяст возможность нуклеофильпой атаки Местом элсктрофильной атаки служит'основный (нуклеофильный) центр (2) — - атом кислорода карбонильной группы. Кроме того, в альдегидах и кстонах имеется слабый СН-кислотный центр (3), атом нолорода которого облалает оцрелеленлцй пратонной подвижностью и может, в частности, подвергаться атаке основанием.
и умуф зпп * гг гз гз го: ного за яла па ат е тпе ода, его прост анствеггт ной лгзступности и кислотно-основных свойств с е ы. учетолт электронных эффектов групп, связанных с карбонильиым атомом углерола, величина б+ на нем в альлсгндах и кетонах убывает в слелуюп!ем ряду. Уменыпение Зг ие ипрбоннпьном пгоме угперодз Н,, П'Х ~- Нлй с о)' =о ) .бс о Нз НУ )с Г аблица 7 1 Альдегнды н кетоны .)4 Си Н СН СНгс ''Н сн,сн сн с~~ Н О Сн =Г.НС ф~ Н Г> Снз СН.=оСНС Н О СзНзС Н иная дост пность карбонильного атома углерода б бьемистые ы~ю я п и замене водорода на олее уменьшается при н ы более реакционноспособны ческие радикалы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
