ОМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ КАФЕДРА ОБЩЕЙ И БИООРГАНИЧЕСКОЙ

ОМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ КАФЕДРА ОБЩЕЙ И БИООРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Лекция Конденсированные гетероциклические соединения. Нуклеозиды. 1. Пурин, строение, ароматичность. 2. Гидроксипурины (гипоксантин, мочевая кислота). Их производные. 3. Аминопурины (аденин, гуанин), биологическая роль. 4. Нуклеозиды-компоненты нуклеиновых кислот. Состав, строение. Номенклатура. 5. Нуклеозиды-антибиотики. Лектор: кандидат биологических наук, доцент Атавина Ольга Васильевна

Пурин, строение, ароматичность 1. Пурин – конденсированное гетероциклическое соединение, образованное ядрами пиримидина и имидазола. Пурин является ароматическим соединением, образуя единое электронное облако из 10 ее, что удовлетворяет правилу Хюккеля при n = 2. Пурин (т. пл. 216 °С) устойчив к действию окислителей, хорошо растворим в воде, амфотерен, образует соли не только с сильными кислотами, но (благодаря наличию NH-группы) и со щелочными металлами.

Пурин, строение, ароматичность Наиболее основным центром в молекуле пурина является атом N-1, в производных пурина в зависимости от природы и положения может быть и пиридиновый атом азота имидазольного ядра (р. Ка. ВН+ =2, 4). По кислотным свойствам несколько превышает фенол (р. Ка=8, 9). С электрофильными реагентами практически не взаимодействует, так как в целом является π-недостаточной системой.

Пурин, строение, ароматичность Напротив, реакции с нуклеофильными реагентами протекают легко. Наибольшее значение имеют реакции замещения в галогенопроизводных пурина, особенно в 2, 6, 8 трихлорпурине.

Гидроксипурины (гипоксантин, мочевая кислота). Их производные 2. К гидроксипуринам относятся: а) 6 -Гидроксипурин (гипоксантин)

Гидроксипурины (гипоксантин, мочевая кислота). Их производные б) 2, 6 -дигидроксипурин (ксантин)

Гидроксипурины (гипоксантин, мочевая кислота). Их производные К метилированным ксантинам-алкалоидам относятся: теофилин (1, 3 -диметилксантин), теобромин (3, 7 диметилксантин) и кофеин (1, 3, 7 -тримерилксантин), природными источниками которых служат листья чая, зерна кофе, бобы какао.

Гидроксипурины (гипоксантин, мочевая кислота). Их производные в) мочевая кислота (2, 6, 8 -тригидроксипурин)

Гидроксипурины (гипоксантин, мочевая кислота). Их производные Мочевая кислота – конечный продукт метаболизма пуриновых соединений в организме, выделяется с мочой в количестве 0, 5 -1 г в сутки. Плохо растворима в воде, но легко в щелочах (с одним или двумя эквивалентами щелочи), образуя соли-ураты, например:

Гидроксипурины (гипоксантин, мочевая кислота). Их производные При некоторых нарушениях в организме они откладываются в суставах, например при подагре, а также в виде почечных камней. В результате нагревания мочевой кислоты с азотной кислотой с последующим добавлением аммиака к охлажденной реакционной смеси появляется интенсивное фиолетовое окрашивание. Это используется для качественного обнаружения соединений, содержащих пуриновое ядро (мурексидная реакция).

Аминопурины (аденин, гуанин), биологическая роль 3. К наиболее важным аминопуринам относятся: а) аденин (6 -аминопурин)

Аминопурины (аденин, гуанин), биологическая роль В водных растворах 7 Н-таутомер преобладает в 2, 5 раза, видимо, за счет водородной связи между атомом водорода NH-группы и атомом азота аминогруппы. Аденин является компонентом нуклеиновых кислот, а также входит в состав некоторых коферментов (например, аденозин-5’-трифосфат)

Аминопурины (аденин, гуанин), биологическая роль При действии азотистой кислоты HNO 2 на аденин происходит его дезаминирование с образованием гипоксантина.

Аминопурины (аденин, гуанин), биологическая роль б) гуанин (2 -амино-6 -гидроксипурин) Гуанин входит в состав нуклеотидов. При действии азотистой кислоты на гуанин в результате реакции дезаминирования образуется ксантин.

Нуклеозиды-компоненты нуклеиновых кислот. Состав, строение. Номенклатура. 4. Нуклеозиды – это N-гликозиды, образованные азотистым гетероциклическим основанием и пентозой – D-рибозой или 2 -дезокси-D-рибозой. В зависимости от азотистого основания различают: а) пиримидиновые нуклеозиды б) пуриновые нуклеозиды Азотистое основание присоединяется к углеводному компоненту вместо полуацетального гидроксила через атом азота в положении 1 для пиримидинов и 9 для пуринов, образуя N-гликозидную связь.

Нуклеозиды-компоненты нуклеиновых кислот. Состав, строение. Номенклатура. Рассмотрим, например, образование аденозина – пуринового нуклеозида: Реакция обратима. В результате гидролиза образуются исходные азотистое основание и пентоза.

Нуклеозиды-компоненты нуклеиновых кислот. Состав, строение. Номенклатура. Строение гуанозина:

Нуклеозиды-компоненты нуклеиновых кислот. Состав, строение. Номенклатура. Название нуклеозида производится от тривиального названия соответствующего азотистого основания с суффиксами –идин у пиримидиновых и –озин у пуриновых нуклеозидов.

Нуклеозиды-компоненты нуклеиновых кислот. Состав, строение. Номенклатура.

Нуклеозиды-компоненты нуклеиновых кислот. Состав, строение. Номенклатура. Пространственное строение нуклеозидов. Фуранозный цикл по конформационному строению подобен циклопентану. Он имеет конформацию конверта с предпочтительным выведением из плоскости одного атома углерода — С-3' или С-2'.

Нуклеозиды-компоненты нуклеиновых кислот. Состав, строение. Номенклатура. Плоские гетероциклы располагаются приблизительно перпендикулярно плоскости углеводного фрагмента. Гетероциклическое основание может вращаться вокруг гликозидной связи. Поскольку это вращение заторможено, то из общего числа конформаций имеют значение наиболее устойчивые — син - и антиконфомеры. Они различаются положением атома кислорода оксогруппы пиримидинового основания или атома N 3 пуринового цикла (обозначим их X) относительно пентозного цикла: в син-конформере X повернут «внутрь» пентозного цикла, в aнти-конформере — «наружу» .

Нуклеозиды-компоненты нуклеиновых кислот. Состав, строение. Номенклатура.

Нуклеозиды-антибиотики 5. Нуклеозиды-антибиотики отличаются от обычных нуклеозидов некоторыми деталями строения либо углеводной части, либо гетероциклического основания. Например, антибиотик кордицепин отличается от аденозина только отсутствием в углеводном остатке 3’-OH -группы:

Нуклеозиды-антибиотики Выраженным действием на вирус СПИДа, снижающим его размножение, обладает азидотимидин:

Нуклеозиды-антибиотики Сильными антивирусными и антигрибковыми свойствами обладают арабинозилцитозин и арабинозиладенин, в состав которых вместо рибозы входит ее эпимер по C 2 – β-арабиноза.