Часть 2 (1160051), страница 5
Текст из файла (страница 5)
ближе друг к другу, чем в эритрозе. Такой анализможетпригодиться,например,координироватьсясмедноаммиачныекомплексы,приоценкедвухвалентнымиспособностиметаллами,которыевширокоэтихальдозчастности,даватьиспользовалисьвконформационном анализе: чем меньше двугранный угол между плоскостямиС-С-О, в которых располагаются соседние гидроксильные группы, тем легчеобразуется такой комплекс.NH3C OCuNH3C OТо же самое относится и к окислению периодатом, протекающему черезстадию образования пятичленного цикла:C OHOHOI OHOOHOHIO4C OHCOO+ HIO3 + H2OCКак было показано выше на примере эритрозы, в наиболее устойчивойконформациинециклическихмоносахаридов,обладающихэритро-конфигурацией, гидроксильные группы находятся в трансоидном положении, ав соответствующих трео-изомерах они сближены.
По этой причине последниеокисляются периодатом существенно быстрее, чем первые.Как и для других нециклических соединений алифатического ряда, длямоносахаридов взимопревращение разных конформаций осуществляется легкои не требует значительных затрат энергии. В связи с этим равновесныеконцентрациинаиболееустойчивыхконформеровлишьнезначительнопреобладают над остальными в равновесной смеси.Большое значение имеет конформационный анализ в ряду циклических,особенно пиранозных форм альдоз, кетоз и их производных.41В перспективных формулах полуацетальных форм моносахаридов окисноекольцо до сих пор во всех случаях изображалось как плоское. Для фуранозтакое изображение в основном правильно отражает реальную форму молекул,поскольку искажение валентных углов в плоском пятичленном цикле невелико.Тем не менее следует отметить, что пятичленный окисной цикл в фуранозах иихпроизводныхполностьюплоскимнеявляется.Методамирентгеноструктурного анализа и спектроскопии ЯМР доказано, что дляокисного кольца в этом случае возможны и реализуются две конформации - счетырьмя (E-конформация, от англ.
envelope - конверт) и тремя (Tконформация, от англ. twisted - скрученный) копланарными атомами.В нуклеозидах, например, фуранозный цикл рибозы или 2-дезоксирибозынаходится преимущественно в твист-конформации с расположенными в однойплоскости атомом кислорода, а также С1- и С4-атомами. При этом выведенныеиз плоскости атомы С2 и С3 могут занимать как эндо- (над плоскостью окисногокольца) так и экзо- (под этой плоскостью) положения.C3C5C4OC1BC5C2C4C3C2С2-экзо (С3-эндо) конформацияOC1BС3-экзо (С2-эндо) конформацияВ -гетероциклическое основаниеЭти конформации реализуются в зависимости от природы заместителей увторого и третьего атомов углерода рибозы и определяют форму двойнойспирали нуклеиновой кислоты.В случае пираноз ситуация аналогична наблюдаемой для циклогексана:энергетически намного более выгодна форма кресла, поскольку в этом случаевсе торсионные углы в кольце имеют гош-конфигурацию.
Именно в этой формеобычно и существуют пиранозы. Наличие в кольце атома кислорода приводит ктому, что в отличие от циклогексана в форме кресла в молекуле пиранозскошенных конформаций будет не шесть, а четыре(С1-С2, С2-С3, С3-С4, С4-С5).42Реализуются две кресловидные конформации пираноз - кресло 1 (С1) и кресло 2(1С).Эти конформации, являющиеся зеркальными отображениями одна другой,выглядят следующим образом.C4C5C2C3OOC1C1C2C5C3C4на 180градусов C4C5C3C1OC2кресло 2 (1C)кресло 1 (С1)осьповоротаплоскостьзеркальногоотраженияПоворот осуществляется для того, чтобы написание перспективнойформулы “кресло 2” соответствовало принятым правилам (С1 - справа, О сзади). Тогда в форме “кресло 1” первый атом углерода находится подплоскостью, в которой расположены атомы С2, С3, С5 и О, а в форме “кресло 2”- над ней.Как и в случае циклогексана, наиболее выгодной будет такая конформация,вкоторойэнергияневалентныхвзаимодействиймеждуотдельнымизаместителями (фрагментами) минимальна.
По этой причине предпочтительнойбудет та конформация, в которой наибольшая часть наиболее объемистыхзаместителей (гидроксильных и особенно оксиметильных групп) будетнаходиться не в аксиальном, а в экваториальном положении.Рассмотрим с этих позиций конформации D-глюкопиранозы. В молекулепоследней имеется 4 гидроксильных и одна оксиметильная группы. В молекулеα-аномера в конформации С1 (кресло 1) экваториальное положение занимают 3гидроксильных и одна оксиметильная группа, а в конформации 1С (кресло 2) только одна гидроксильная группа. В случае β-аномера глюкозы в конформере1С вообще все гидроксилы и оксиметильная группировка будут находиться ваксиальном положении. Поэтому естественно, что оба аномера D-глюкозысуществуют почти исключительно в конформации С143Конформации D-глюкопиранозыС11СHOCH2HOHOα-аномерCH2OHOHOOOHOHOHHOCH2OHCH2OHOHOOHOHOβ-аномерOHOHOHOHOHOHАналогичная, но не столь однозначная ситуация характерна для аномероввсех альдогексоз, за исключением α-альтрозы, а также α- и β-идозы.α-D-альтрозаCH2OHOHOHOCH2HOOHOOHOHС1HOCH2HOα-D-идозаCH2OHHOβ-D-идозаOOHOHOHOHС1HOCH2HOOH1СOHOOHOHOH1СCH2OHOHOOHHOOOHOHС11С44OHOHВ конформере С1 α-D-альтрозы в аксиальном положении находятся тригидроксильные группы (у С1, С2 и С3), а в конформере 1С - гидроксил у С4 иоксиметильная группа.В конформере С1 α-D-идозы четыре гидроксильные группы (при С1-С4)находятся в аксиальном положении, а в экваториальном - лишь оксиметильная;в конформере 1С наблюдается обратная картина - только оксиметильная группанаходится в аксиальном положении.В конформере С1 β-D-идозы аксиальное положение занимают тригидроксильных группы при С2, С3 и С4, а в конформере 1С -гидроксил при С1 иоксиметильная группа.Помимо наличия заместителей в аксиальном положении, имеются и другиефакторы, влияющие на устойчивость той или иной конформации пираноз.
Онииспользуются для более точных оценок стабильности. Примером можетслужить так называемый аномерный эффект, выражающийся в необычнойпредпочтительностиаксиальнойориентацииэлектроотрицательныхзаместителей при атоме С1 в пиранозах.Выше на примере нециклических моносахаридов было показано, чтовзаимноерасположениегидроксильныхгруппвнаиболееустойчивойконформации оказывает влияние на их реакционную способность. Не меньшеевлияние оказывает оно и на реакционную способность пираноз. В реакцияхобразования медноаммиачных комплексов и периодатного окисления пиранознаблюдаются те же закономерности, что и для нециклических моносахаридов:чем меньше двугранный угол между плоскостями С-С-О, в которыхрасполагаются соседние гидроксильные группы, тем легче идет реакция.Сказанноеподтверждаетсярезультатамиокислениябензилиденовыхпроизводных метилгликозидов пиранозных форм альдогексоз.
Последние, взависимости от того, экваториальное или аксиальное положение занимаетгидроксил при С4, дают два типа изомеров со свободными гидроксильными45группами при С2 и С3. В первом случае (глюкоза, манноза, аллоза и альтроза)реакция может быть представлена следующей схемой:12HOCH2HOabdOPhc O+OH1) MeOH, H2) PhCHO, ZnCl2Oc OadbOMeВзаимное расположениеОН-группа и с = ОНманнозаае - циса и d = OHглюкозаее - трансb и c = OHальтрозааа - трансb и d = OHаллозаае - цисКак и следовало ожидать, наиболее устойчивым к окислению оказалосьпроизводное альтрозы с наиболее удаленными друг от друга гидроксилами. Поскорости окисления в зависимости от взаимного расположения гидроксильныхгруппрассматриваемыеае>ee>>aa,чтоситуациисоответствуетрасполагаютсяувеличениюследующимдвугранныхугловобразом:междуплоскостями С-С-О в этом ряду.В случае бензилиденового производного метилгликозида α-D-глюкозыгидроксильная группа у С2 сближена с метоксильной у С1.
В результате этогообразуется водородная связь и повышается нуклеофильность атома кислородаэтой гидроксильной группы (аналогично действию основания). Это даетвозможность ее селективно алкилировать.12Метилгликозиды второго типа (гулоза, идоза, галактоза, талоза) в данном случае дают производные с инымрасположением 1,3-диоксанового кольца.46OOPhOPhOOMeI, Ag2OHOOHOOMeOMeOH OMeТакимобразомудаетсяполучитьпроизводноеглюкопиранозысединственным свободным гидроксилом при С3.Если то же самое производное глюкозы не алкилировать, а тозилировать,то также будет избирательно реагировать гидроксил при С2. В полученномпроизводном (ТП) свободный гидроксил при С3 и тозилатная группировка приС2 будут находиться в трансоидном положении, и поэтому при обработкеоснованием легко образуется соответствующая α-окись13 манноконфигурации(окисной кислород сверху).
При восстановлении последней алюмогидридомлития гидрид-анион атакует со стороны, противоположной атому кислородаэпоксидного кольца по менее пространственно затрудненному атому С3; такимобразом обращается конфигурация у С2. В результате образуется производное3-дезокси-α-D-маннопиранозы (ДП), из которого кислотным гидролизомполучают свободную 3-дезокси-D-маннозу.OPhOOHOOTsCl, Py PhOOHOOPhOOOOTsOH OMeLiAlH4MeONaMeOHOPhOOMeТПOHO+H2O, HHOCH2HOOMeOHOOHДПOMe13Тозилатная (толуолсульфонильная, TsO, п-СH3C6H4SO3-) группа является хорошей уходящей группой,поэтому реакция циклизации идет достаточно легко, как и в случае хлоргидринов.47Нуклеофильная атака на подобное производное аллоконфигурации (атомкислорода эпоксидного кольца снизу) также идет со стороны противоположнойатому кислорода, но уже по С2, который, видимо, более доступен для атакисверху, чем С3.OPhOONH3OPhNH2OOOOHOMeOMeНа 88% по С3 идет присоединение к этому эпоксиду другого нуклеофила –этилмагнийхлорида:OPhOO1) EtMgCl, Et2OOOHOOPhO+2) H2O, HEtOMeOMeИз описанного выше тозилата ТП была получена также 3-О-метил4,6-дидезокси-D-глюкоза, выделенная из антибиотика халкомицина и носящаятривиальное название халкоза.HOCH2HOMeO1) MeI, Ag2OTП2) H2O, H+OOTsOHOOTsOСH3CH3CH3H2/NiICH2IMeO1) MeOH, H+2) (PhO)3P.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
