Биологически активные гетероциклические соединения
 Скачать 3.2 Mb.
|
Биологически активные гетероциклические соединения.Нуклеотиды. Нуклеиновые кислоты. Гетероциклическими называют соединения, молекулы которых содержат циклы, включающие наряду с атомами углерода один или несколько гетероатомов. Классификация Номенклатура Пятичленные гетероциклы с одним гетероатомом.Пиррол Фуран Тиофен азол оксол тиол H2O, Al2O3, to NH3 H2S H2O H2S NH3 ГЕНЕТИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ 4n+2=6; n=1 все атомы цикла sp2–гибридизованы цикл плоский замкнутая сопряженная система p-π типа количество ē удовлетворяет правилу Хюккеля 4n+2, где n-целое число Ароматичность пиррола Электронное строение пиррола Химические свойства Реакции восстановления Реакции, протекающие с участием гетероатомов Реакции, протекающие с участием углерода цикла SE нитрование сульфирование ацилирование галогенирование Реакции, протекающие с участием гетероатома Кислотные свойства пиррола Неподеленная пара электронов азота является частью ароматического секстета электронов, поэтому пиррол проявляет кислотные свойства. Он образует соли с … + NaNH2 + NH3 пирролнатрий NH–кислотный центр Реакции электрофильного замещения.Пиррол, фуран и тиофен - π-избыточный гетероциклы. В реакции электрофильного замещения вступают легче, чем бензол. Электрофильное замещение направляется преимущественно в положение 2. Из-за ацидофобности пиррола и фурана SE-реакции проводятся в отсутствии кислот. АцидофобностьПиррол и фуран полимеризуются под действием кислот Реакции восстановленияПиррол образует кольца из четырех пиррольных циклов – порфиновые, (если водород замещается, то – порфириновые). Входит в состав хлорофилла, гемоглобина. При биологическом окислении в печени гемоглобина и других порфиринсодержащих метаболитов образуются билирубиноиды. Они содержат линейную тетрапиррольную структуру. Наиболее важный - -билирубин имеет оранжевую окраску. Билирубины-пигменты желчи. Пятичленные гетероциклы с двумя гетероатомами.Имидазол 1,3-диазол Тиазол 1,3-тиазол Оксазол 1,3-оксазол Пиразол 1,2-диазол Изооксазол 1,2-оксазол Изотиазол 1,2-тиазол имидазол пиразол Электронное строение имидазола и пиразола кислотный атом азота основный атом азота 3 1 1 2 3 Ароматические свойства имидазола и пиразола все атомы цикла sp2–гибридизованы цикл плоский замкнутая сопряженная система p-π типа количество ē удовлетворяет правилу Хюккеля 4n+2, где n-целое число 4n+2=6; n=1 Пиразол и имидазол – «π-избыточные» системыУвеличение реакционной способности Реакции, протекающие с участием гетероатома Основные свойства азоловосновный центр имидазолия хлорид(X=NH) имидазол (X=NH) оксазол (X=O) тиазол (X=S) оксазолия хлорид (X=O) тиазолия хлорид (X=S) NH–кислотный центр имидазол калий Кислотные свойства азолов NH–кислотный центр имидазол пиразол калий пиразол H2O H2O Нитрование и сульфирование пиразолапиразол 4–нитропиразол пиразол– 4–сульфокислота Галогенирование диазоловимидазол 2,4,5–трийодимидазол 4(5)–бромимидазол Реакции восстановленияпиразол 2–пиразолин пиразолидин Реакция ацилированияимидазол N-ацетилимидазол Пиразолон–3 и лекарственные средства на его основепиразолон–3 анальгин бутадион амидопирин гистидин гистамин Биологически активные производные имидазола - входит в состав многих белков -глобина. Участвует в ферментативных реакциях (кислотный и основной катализ) - биогенный амин, продукт декарбоксилирования гистидина, имеет отношение к аллергическим реакциям организма Конденсированные системы БензимидазолИндол Индол – NH-кислота, ацидофобен, вступает в реакции SЕ по положению 3.БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ПРОИЗВОДНЫЕ ИНДОЛАТриптофан – входит в состав полипептидов растительных и животных организмов. Участвует в реакции гидроксилирования (получение 5-гидрокситриптофана, который подвергается декарбоксилированию с образованием серотонина). . Серотонин является одним из нейромедиаторов головного мозга. Нарушение его нормального обмена ведет к шизофрении. Гормон удовольствия. Шестичленные неароматические гетероциклические соединения с одним атомом кислорода 2Н–пиран γ-пиран, 4Н–пиран Шестичленные ароматические гетероциклические соединения с одним атомом азота – азиныпиридин – азин хинолин изохинолин Шестичленные ароматические гетероциклические соединения с двумя атомами азота – диазиныАроматические свойства пиридинавсе атомы цикла sp2–гибридизованы цикл плоский замкнутая сопряженная система π-π типа количество ē удовлетворяет правилу Хюккеля 4n+2, где n-целое число 4n+2=6; 4n=6-2=4; n=1 Химические реакции азинов Реакции, протекающие с участием гетероатомов Реакции, протекающие с участием углерода цикла SE нитрование сульфирование взаимодействие с кислотами алкилирование SN аминирование гидроксилирование Реакции окисления и восстановления Реакции, протекающие с участием гетероатомов Основные свойства. Взаимодействие с кислотами.основный центр Пиридиния гидроксид Пиридиния хлорид пиридин pKBH+ =5,2 Нуклеофильные свойства. Алкилирование алгилгалогенидами.пиридин N-метил– пиридиния иодид Реакция нуклеофильного присоединения к катиону N-метилпиридиния при действии гидрид-анионаN-метилпиридиния катион 1,4-дигидро- N-метилпиридин Никотинамидадениндинуклеотид (НАД+)НАД+ H - Никотинамидадениндинуклеотид (НАДН) Гидрид ион Реакции, протекающие с участием углерода цикла Пиридин и хинолин «π-недостаточные» системы Активность их по отношению к электрофилам ниже, чем у бензола.Увеличение «π-недостаточности» Реакции электрофильного замещения в азинахδ– δ– β–нитропиридин 300° 350° β–пиридинсульфо–кислота пиридин Особенности реакции электрофильного замещения в хинолине и изохинолинехинолин–8– сульфокислота 5–нитрохинолин 52% 8–нитрохинолин 48% 0°C 220°С или олеум при 90°C Реакции нуклеофильного замещения в азинахδ+ δ+ δ+ α–аминопиридин α–гидроксипиридин Реакции окисления и восстановленияВосстановление пиридинапиперидин Окисление пиридина и его гомологовпиридин N-оксид пиридина 2–метилпиридин, β-пиколин 3–пиридинкарбоновая кислота, никотиновая кислота Важнейшие представители шестичленных гетероцикловникотиновая кислота никотинамид Витамин РР (В5) –антипеллагрический Амид никотиновой кислоты применяется в медицине при таких заболеваниях как: Диабет. Способен в определенной степени предотвращать повреждение поджелудочной железы, приводящее к утрате организмом способности вырабатывать собственный инсулин Остеоартрит. Никотинамид также уменьшает боли и улучшает подвижность суставов при остеоартрите. Профилактика и лечение пеллагры Витамин B6 (антидерматический фактор)Витамин B1 (тиамин) антиневритный Играет важную роль в метаболизме углеводов и жиров. Поддерживает работу сердца, нервной и пищеварительной систем. Недостаток витамина в пище приводит к тяжелому заболеванию «бери-бери». Витамин B2 (рибофлавин) Называют фактор ростаВитамин Bс (фолиевая кислота) антианемическийАлкалоиды – гетероциклические азотсодержащие основания растительного происхождения, обладающие выраженным физиологическим действием.Никотин При курении табака, никотин возгоняется и проникает с дымом в дыхательные пути. Всасываясь слизистыми оболочками, оказывает сначала возбуждающее, а затем, при применении больших доз, парализующее действие. ! При длительном употреблении, никотин вызывает физическую зависимость- одну из самых сильных среди известных наркотиков. Никотин КониинЯд, выделенный из болиголова: этим веществом был отравлен Сократ. КокаинОтравление кокаином – основные симптомы: спутанность сознания; цианоз (синюшность) кожных покровов; чрезмерная сухость слизистых; озноб, потливость; судороги; очень высокая температура тела. Симптомы передозировки : осложнения сердечно-сосудистой системы при передозировке; почечная недостаточность из-за высоких доз наркотика; нарушения нервной системы; местное действие. Алкалоиды группы изохинолина. МОРФИН ПАПАВЕРИН Пуриновые алкалоидыПуриновые алкалоиды Эти алкалоиды оказывают возбуждающее действие на центральную нервную систему. теофиллин (чай) кофеин (чай, кофе) теобромин (какао) Нуклеотиды. Нуклеиновые кислоты. Пиримидиновые основанияурацил тимин цитозин Пуриновые основанияаденин гуанин Лактам-лактимная таутомерияH H : : лактамная форма урацила лактимная форма урацила 2 1 3 4 5 6 2,4-дигидроксипиримидин Моносахарарибоза 2-дезоксирибоза Образование нуклеозидаH3PO4 уридин уридин-5ʹ-фосфат или 5ʹ-уридиловая кислота Нуклеотиды – сложные эфиры нуклеозидов и фосфорной кислоты ГИДРОЛИЗ НУКЛЕОТИДОВ 1.Щелочной гидролиз (неполный) – только по сложно-эфирной связи. Образуются нуклеозид и соль фосфорной кислоты. Тимидин-5ʹ-фосфат NaOH Тимидин NaH2PO4 Дигидро- фосфат натрия + ГИДРОЛИЗ НУКЛЕОТИДОВ 2.Кислотный гидролиз (полный)– по сложно-эфирной и гликозидной связям. Образуются фосфорная кислота, пентоза и нуклеиновое основание. Тимидин-5ʹ-фосфат H3PO4 + H2O, H+ D-дезоксирибо- фураноза Фосфорная кислота тимин + ДНКМакромолекула ДНК представляет собой две параллельные неразветвленные полинуклеотидные цепи, закрученные вокруг общей оси в двойную спираль. Азотистые основания: А,Г,Т,Ц Две спирали удерживаются вместе водородными связями между парами оснований. Водородные связи возникают между пуриновым основанием одной цепи и пиримидиновым основанием другой цепи. Эти основания составляют комплементарные пары (от лат. complementum - дополнение). А Т Г Ц РНКмолекулы РНК состоят из одной полинуклеотидной цепи. Азотистые основания: А,Г,У,Ц Пары комплементарных оснований А –У Г - Ц Виды РНК Транспортная (т-РНК) (10% всей РНК клетки) Функция: перенос аминокислоты к месту синтеза белка 2. Рибосомная РНК (р-РНК) (90% всей РНК клетки) Функция: входят в состав рибосомы, синтез белка 3. Информационная, или матричная РНК (м-РНК) (0.5-1% всей РНК клетки) Функция: перенос информации о структуре белка от ДНК к месту синтеза белка Контрольные вопросы: Назовите пятичленные гетероциклы с одним гетероатомом. Назовите пятичленные гетероциклы с двумя гетероатомами Назовите шестичленные ароматические гетероциклы Назовите пуриновые и пиримидиновые основания Назовите виды РНК |