Н.А. Тюкавкина, Ю.И. Бауков - Биоорганическая химия (1128683), страница 34
Текст из файла (страница 34)
9.3.5). Ацильные производные кофермента А выбраны природой в качестве переносчиков ацильных групп не случайно. По сравнению с обычными сложными эфирами тиоэфиры карбоновых кислот, к которым относятся ацильные производные кофермента А, обладают большей способностью к нуклеофильному заме- 20! Зарлд аолнша Зарлд манаша О О икз.и: П С~~ + НН,С! мн н (,Ь- 3,~о н — с 8 — я О О '".". П вЂ” л' иг — ' цСООН 'л1Н кона Тмоадмр Слшмнын аонр гилр- зин Гидразил кислоты ~~0 го — — я-с мн, ннг ,о я-с мн, Аммд 203 202 щению. Это обусловлено, с одной стороны, меньшим (по сравнению с КО-группой) +М-эффектом КЯ-группы. Взаимодействие между вакантной 2р-АО углерода и Зр-АО серы менее эффективно, чем соответствующее взаимодействие с 2р-электронами атома кислорода, находящимися на том же электронном уровне и таким образом более близкими по величине энергии.
В результате эффективный частичный положительный заряд на карбонильном атоме углерода в тиоэфирах выше, чем в сложных эфирах. С другой стороны, тиолы кислее спиртов, т.е. алкилсульфидионы стабильнее алкоксид-ионов и, следовательно, являются более легко уходящими группами. 7.3.3. Амиды, гидразиды и нитрилы Амиды карбоиовых кислот в зависимости от степени замещения у атома азота могут быть первичными КСОХНа, вторичными КСО1ЧНК' и третичными КСОз !К'К". За счет взаимодействия неподеленной пары электронов атома азота с я-электронами поляризованной двойной связи карбонильной группы (см. 2.3,1) связь С вЂ” Х в амидах имеет частично двойной характер (более подробно см.
1!.3). Поэтому свободное вращение вокруг данной связи заторможено и амидная группировка имеет строение, близкое к плоскому, что важно для структуры пептидов и белков (см. 1!.3). ' Другим следствием образования р,п-сопряженной системы является понижение основностн амидов по сравнению с аминами. Амиды образуют непрочные, легко гидролизующиеся соли только с очень сильными кислотами.
Амиды проявляют амфотерные свойства. Они могут реагировать с сильными основаниями, например амидом натрия, образуя соответствующие соли, о о ыаыиз П Сг '!чн, ""' анны По сравнению с другими производными карбоновых кислот амиды наименее склонны к еакциям нуклеофильного замеще. ния. Это справедливо и в отношении и г иза, которьхй осуществляется в достаточно жестких условиях (многочасовое кипячение с концентрированными водными растворами кислот или щелочей). Гидразиды кврбоновых кислот КСОИН)з)Нз можно рассматри"вать как аналоги амидов, содержащие вместо аминогрупг!ы остаток гидразина.
Многие гидразиды являются лекарственными . средствами. Гидролиз гидразидов, как и гидролиз амидов, п(дотекает в достаточно жестких условиях в кислой и щелочной , средах. о 0 П ~ ~и~.я С +НН,!ЧН, !чнн н он Нитрилы К вЂ” С=(з) можно представить как производные кар. боновых кислот, в которых атом кислорода карбонильной группы " и гидроксильная группа замешены на трехвалентный атом азота. Гидратация нитрилов проходит в,кислой или щелочной среде. Е можно представить как нуклеофильное присоединение воды е к поляризованной тройной связи нитрила с образованием ромежуточного иминола, который далее изомеризуется в амид.
Нмтрнл Иманол Нитрилы представляют собой еще более слабые основания, Ц ем амиды. Они практически лишены основных свойств, поскольк атом азота в нитрилах находится в зр-гибридизова ном У состоянии и, следовательно, более элекрсютрицателен, че том м а азо а в других азотистых основаниях.
Поэтому он сильнее т э удерживает ответственную за основность свободную пару лек! тронов. 7.3.4. Ангидриды я-ан я-С-Оп" "тг 0 П 0-Р— ОЯ' 1 ОН О $ П вЂ” С балт" О О 1! Я вЂ” Π— О-Р-ОЯ' ! 0 О 6 и — С вЂ” МНН" Зам ш ный ацнлйосйат О !! СНл — С- — ЗкоА О + о — г' — од О О О СНл — С вЂ” Π— Р— ОП + Нэкод— — и О Ацетнаад ннлат ! з а кл е ш е н н ы й анеыллфосфат! Ацетнлкофер мент А т ле лл о л лл н зло нофосфат !АМФ, см Н:т~ О МНССНз -снасоон Ангидриды карбоновых кислот могут содержать остатки одинаковых кислот )йСΠ— Π— СОГй или быть с уе — — ыть смешанными — — СОН'. Простые ангидриды можно рассматривать как продукты, образованные за счет отшепления молекулы воды ат двух молекул кислоты; смешанные ангидриды — как продукты отшепления молекулы воды от молекул двух разных карбоновых кислот.
Существуют также смешанные ангидриды карбоновых и минеральных кислот. Из них наиболее важны галогенангидриды й — СΠ— На) и ацилфосфаты Р— СΠ— ОР(О) (ОН)г. Г ал о ген а н г нд р и ды — наиболее активные ацил ирующие реагенты среди производных карбоновых кислот. Так, ацетилхлорид легка гидролизуется водой (ацетилирует воду) с выделением тепла и образованием уксусной кислоты. О О СНтС + Нто - СНтС~ + НС! С! ОН Ацетнлклорнд Реакции с участием галогенангидридов практически необратимы.
Для связывания выделяющегося галогеноводорода иногда добавляют основание, например пиридин. Ангидриды карбоновых кислот также могут быть использованы как ацилирующие средства, Примером служит синтез ацетанилида (Х-фенилацетамида) — одного из первых жаропонижающих средств, известного пад названием а н т ифебрин. Замешенные ацилфосфаты являются метаболитами, с участием торых в организме осуществляется перенос ацильных остат'в к гидроксильным, тиальным и аминагруппам различных диненйй, Приведенные реакции иуклеофнльиого замещения у зр'-гибг идизованнаго карбонильного атома углерода проходят легко, так ак фосфатные группы являются хорошо уходящими (см. 4.4.!).
В качестве примера можно привести один из путей образоания ацетилкофермента А — взаимодействие кофермента А с цетиладеннлатам (см. 13.3), представляющим собой замещенный цетилфосфат. Аннлнн фасфат 0 О ! С'Нз — Г!( — Π— Р— Π— П ОН О О СНт---С- -Π— Р— ОН ОН Ацетнлфосфат 0 О П' — С вЂ” Π— Р— Π— П ! ОН уамеллленнклй ацетнлфосфат Замещенный ацнлфосфат уи — остаток нуклеознла аденознна, и' . ралнкал карбоноаой кнсшты! 204 Ангндрнд Ацетаннлнд унсусной ннслоты !антнфебрнн! Перенос ацильных групп.
Ацилфосфаты играют важную роль в биохимических процессах как перенос- чини ацнльных групп, например а ц е т и л ф о с ф а т и родственные соединения — з а м е щ е н н ы й ацетилфосфат и замешенные ацилы. 7.4. РеАкции коиденсАции с учдстием АЦЕТИЛКОФЕРМЕНТА А Реакции конденсации, в основе которых лежит способность одного карбонильиого соединения присаединятьк карбонильной группе этого же или другого карбоиильного единения, характерны не только для альдегидов и кетонов см. 7.2), но и для производных карбановых кислот, в частности ' ожных эфиров и тиоэфиров. Такие реакции имеют большое иологическое значение.
С их помощью в организме происходит бразование новых связей углерод †углер. Непременными участниками реакций по типу альдольиаго исоединения !п у!уо являются тиоэфиры карбоиовых кислот— роизвадные кофермента А. В тиоэфирах,па сравнению с обычны- и эфирами, вследствие больцюго эффективного положительного 205 он О СНЗС СН2 С ! 'ВНод анод ввуоо СН,С 'ВНсд вн — сн — с 2 ' Знсд Маланипноферменг А дцегилноферменг д Диснснд углеОода <иарбонильнвя иомпоивига) умегнлвиовая номпоненуа) Промвмуго иин пллумврнвпглль Ацегилиоферме г А Яцвг»л- сввпме А О СнвССН2С 'ВНод нвнод Ацегсвцег л«афврмеиг Я Нпферне г А Су.пнсонислога Унарбсннльнаа номпонвнга) Ацеунлиофврменг А умегилвновая номпоивнуа) Продунг альдопьного прнсоадинения Он ) — Н вЂ” С вЂ” СН2 — ОООН ( ОООН Продунг удлинения углвроднои цепи иа 2 агама у~лероде 206 заряда на карбонильном атоме углерода нуклеофнльное замещение у этого атома осуществляется легче (см..7.3.2).
По той же причине а-водородные атомы в тиоэфирах более подвижны и более активны в реакциях конденсации. Так, при конденсации ацетилкофермента А по типу альдольного присоединения из двух молекул ацетилкофермента А образуются ацетоацетилкофермент А н кофермент А. Приведенная схема реакции включает первоначальное образование нестойкого полумеркапталя, который далее претерпевает распад до карбонильиого соединения и тиола, так как процесс присоединения тиолов к С=О группе обратим (см.
7.2). Весь процесс в целом может рассматриваться как нуклеофильное замещение у карбонильного атома углерода по тетраэдрическому механизму. Другая важная реакция с участием ацетнлкофермента А— его взаимодействие с а-оксокислотами, приводящее к образованию р-гидрокснкислот. В этом случае роль «карбонильной» и «метиленовой» компонент реакции играет не одно, а различные вещества.
О Он ~0 бармену ! «О Н,О Н-СХ + Н-СН2С~~ — Н-'С СН С ОООН ЗКсд „ -нвкод ОООН Последующий гидролиз тиоэфирной функции обеспечивает необратимость процесса в целом. Этим путем происходит образование лимонной кислоты в цикле трикарбоновых кислот (см, 9.3.6). Еще один пример биологически важного процесса — образование малонилкофермента А при действии на ацетнлкофермент А диоксида углерода. Последний в данном случае играет роль карбонильной компоненты. ~О ф~ О С О + Н вЂ” СН2С вЂ” аи НООССН2С 8Ксд зкоя Рассмотренная реакция по направлению обратна реакции декарбоксилирования карбоновых кислот.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
