Петров А.А., Бальян X.В., Трощенко А.Т. Органическая химия: Учебник для вузов

Подождите немного. Документ загружается.

Хинин

оказывает

сильно

токсическое действие

на

протоплазму

низших

организмов,

особенно

вызывающих

малярию.

ИЗ0ХИНОЛИН

Изохинолин,

подобно

хинолину,

содержит

конденсированные

пириди

новые

бензольные

кольца.

этом

случае,

однако,

они

соединены

не

а-,

13-,

у-положениях

пиридинового

кольца:

ИЗОХИНОЛlIН

можно

РIIССМIIТРИВIIТЬ

как

нафталин.

котором

СН-группа

j3-положении

замещена

атомом

аЗОТII.

Такое

cTpoeHlle

подтверждается

как

реакциями

распада.

так

синтезом.

Изохинолин

Ilзвлекают

из

сырой

хинолиновой

фракЦlIИ

каменноугольной

смолы

(содер·

жание

около

%).

IIСПОЛЬЗУЯ

большую

его

основность

ИЛII

переводя

его

КlIСЛЫЙ

сульфат.

нерастворимый

,тиловом

спирте.

Кислые

сульфаты

хинолина

хинаЛЬДllна

хорошо

раство·

римы

спирте.

Изохинолин

был

таl<же

выделен

из

основных

фракций

погонов

нефти

т.

кип.

236-280"с.

Он

бесцветен.

т.

11Л.

"С.

т.

ЮШ.

240"с.

По

заПIlХУ

ДРУГIIМ

СВОЙСТВIIМ

очень

похож

на

ХIIIЮЛIIН.

Многие

алкалоиды

являются

производнымиизохинолина

(см.

гл.

30.1).

ОДНlIМ

из

наиболее

важных

методов

синтеза

ИЗОХИllOЛlIна

является

дегидратация

ациль,

ных

производных

j3-феНИЛ'Jтиламина

Р20:;

юшящем

ксилоле

(реакцuя

Бllшлера

На

lluраЛhСК()Z()).

Полученное

ДИГllДРОПРОllзводное

подвергается

дегидрированию.

чаще

всего

над

палладием:

CHz

r?Y'r

нн

COR

-HZO

-2Н

-~-!

VyN

[pd)

R R

При

окислении

изохинолина

перманганатом

РIIЗРУШIlIOТСЯ

как бензольное.

TIIK

ПИРИДII'

новое

ядра

образуется

смесь

фталевой

цинхомероновой

кислот:

НООС:О

НООС

~ N

цинхомеРОНОВ.8

".СЛ0f8

О:СООН

~,.&:H

СООН

И30ХНИQIIИН

АКРИДИН

фталев

••

кислота

Акридин

является

дибензопиридином

относится

хинолину

так же,

как

антрацен

нафталину.

Его

можно

рассматривать

как

антрацен,

ко

тором

одна

центральная

группа

=СН-

замещена

азотом.

Нумерация

атомов

производится

следующим

образом:

521

ряде

стран,

том

чнсле

и в

России,

принята

нумерация

других

странах

(Англия,

США)

нумерация

П.

Акридин

открыт

1870

г.

нео'шщенноil

антраценовой

фракции

каменноугольного

дегтя.

Он

плавится

при

107

'С,

кипит

при

345-346

'С,

легко

возгоняется.

Обладает

характерным

запахом,

вызывает

раздражение

дыхательных

путей,

раздражает

кожу,

откуда

произошло

его

названltе

(асе,

едкий).

Акридии

светится

при треиии

(mри(jОДЮАtUнесценция).

Разбавленные

растворы

имеют

СIfНЮЮ

флуоресценцию.

СОЛli

акридина

разбавленных

растворах

обладают

зеленой

флуо

ресценцией.

Прн

дальнейшем

разбавлении,

вызывающим

гидролиз,

флуоресценция

перехо

ДIIТ

синюю,

характерную

ДIIЯ

свободного

акридина.

Акридиновое

ядро

составляет

основу

некоторых

алкалоидов.

Многие

синтеТИ'lеСКliе

про

Ilзводные

акридина

являются

ценными

лекарственными

препаратами

красителями.

Способы

получении,

Несмотря

на то

что

акридин

содержится

каменноугольной

смоле.

его

производные

сам

акриднн

получают

синтеТli'lески

из

производных

бензола.

Наlfболее

общим

способом

получении

аКРИДlfна

является

циклизация

о-анилинобен

зоilНОli

кислоты.

Замыкание

цикла

может

быть

достигнуто

помощью

серной

кислоты,

и в

этом

случае

образуется

g-гидроксиакридин

(а"ридон).

Он

может

быть

восстановлен

амаль

гамой

натрия

дигидроакридин

(а"ридан),

который

затем

окисляют

хлоридом

железа

ак

ридин:

9-I1IДJIОКСИ8КРМРВ

Однако

'Iаще

всего

циклизацию

ПРОliЗВОДЯТ

помощью

РОСl

получая

g-хлораКРIfДИН:

Сl

оса

Хлор,

находящийся

мезо-положении,

ОТЛИ'lается

большой

реакционной

способностью

легко

может

быть

замещен

IIЛКОКСИ-,

аминогруппой

ИЛII

водородом.

Используя

замещен

ные

о-анилинобензойные

кислоты,

можно

получить

различные

производные

акрl1ДIlна.

Конденсация

AI-фенилеНДllамина

муравьиной

кислотой

или

формальдегидом

позво

ляет

получать

6-диаминоакридины:

H2N~NH2

522

Химические

свойства.

АКРИДliН

является

слабым

основанием.

образует

СОЛfI.

таЮlе.

как

хлорид.

иитрат,

пикрат

т.

окрашенные

'IетвеРПl'lные

aMMoHliCBbIe

соли

(соеДliнения

al\-

РИДliНИЯ)

li N

-оксид (при

обрабОТl\е

Гllдропероксидом

беизоила).

Акридии

кипит

при

высокой

температуре

без

разложения

не

изменяется

при

сплавле

нии

еДКlIМ

кали.

Окисление

перманганатом

чаСТИ'IНО

разрушает

молеl<УЛУ

образованием

lIК{Jш)uнщmй

кuслоты

(2.3-ХliНОЛfiндикарбоновая

кислота)

(1).

однакодихромат

уксусной

КlIслоте

не

разрушает

ЦIШЛИ'lеСI<УЮ

етруктуру

акридина,

/Ю

превращает

его

aKpllДoH

(11)

10.1

О'

-диаКРИДОНIIЛ

(III):

~COOH

~ЛСООН

111

Между

аКРIЩИНОМ

антраценом

имеется

сходство.

Оно

выражается

способности

аl<РИ

дина

восстановлению

водородом

момент

выделения

(при

деЙСТВIIII

наТРJiЯ

водных

CnllpTOBbIX

растворах

или при

J<атаЛftтическом

ГИдlJIJроваНJIJI

9,1

O-ДIIГllдроаКРllДИfl.

ПРJlСО

единение

натрия

образованием

9.1

O-ДIIнатриевого

производного.

которое

со

сп

JЧJТОМ

дает

аJ<РJщан.

напоминает

реаКЦliЮ

натрня

антраценом.

Hel<OTOpbIe

реакции

акр"Дlна

напоминают

реаКЦIIII

ПИР"ДIIIJа

его

ПРОIJЗВОДНЫХ.

ЛJJТJJЙ

аЛКJiЛЫ

ПРliсоединяются

акридину

положения

9. 10.

т.

е.

по

J<оицам

сопряженной

CIICTe-

МЫ.

ПослеДУЮЩJН"1

ГlIДРОЛJJ3

дает

ПРОllзводное

9.10-дигидроаКРllДllна.

Ме:ю-метилаКРJЩИН.

подоБJЮ

4-ПJiКОЛИНУ.

конденсируется

альдегидами.

Производные

акридина.

Из

производных

<lкридина

важное

примене

ние

имел

T<lK

называемый

акрихин.

6-хлор-2-метокси-9-(

l-меТИJl-

4-1~И7ТИЛ<lМИНО

)бутиламнноакрндин

дихлоргидрат

же.IIТое

кристаJIJlИ

ческое

вещество

т.

пл.

248-250

ос.

Акрихин

широко

liспользовался

для

предупреждения

лечения

маля

рии.

Он

известной

степени

является

З<lменителем

хинина.

Риван.ол

соль

МОJIOЧНОЙ

кислоты

<lКРИДИНОВОГО

производного

следу

ющего

строения:

Эффективный

антисептик.

Применяется

также

для

Jlечения

<lмебной

дизентерии.

ГЛАВА

ШЕСТИЧЛЕННЫЕ

ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ

СОЕДИНЕНИЯ

ДВУМЯ

ГЕТЕРОАТОМАМИ

Наибольший

интерес

из

этой

группы

гетероциклических

соединений

представляют

аромати"еские

системы,

содержащие

два

атома

азота,

объе

диняемые

под

общим

названием

диазины:

пиридазин,

nири.мидин

nи

разин:

ПИРИА8ЭИН

ПИРНИИА"И

пиразин

Пиридазины

природе

не

найдены.

Некоторые

соединения

таким

циклом

имеют

практи"еское

значение.

Так,

например,

циклический

гид

разид

малеиновой

кислоты

применяется

как

избирательный

ингибитор

роста

растений

(борьба

сорняками).

Некоторые

производные

пиразина

встре"аются

природе,

например

антибиотик

асnергилловая

кислота.

Пиразиновый

цикл

лежит

основе

ряда

синтети"еских

лекарственных

веществ.

Производные

пиримидина

играют

исключительно

важную

роль

во

мно

гих

биологи"еских

процессах.

Они

являются,

например,

фрагментами

нуклеиновых

кислот

(гл.

34),

некоторых

витаминов

коэнзи.мов.

Пири

мидиновое

кольцо

является

составной

частью

кольца

распространенных

природе

пуринов,

например

мо"евой кислоты

(с.

276).

Многие

синтетиче

ские

производные

пиримндина

применяются

ка"естве

лекарственных

веществ

(сульфодиазин

др.).

Поэтому

из

всех

диазинов

здесь

рассматри

вается

только

пиримидин.

ПИРИМИДИН

Один

из

наиболее

важных

методов

полу"ения

пиримидина

основан

на

таутомерном

поведении

барбитуровой

кислоты,

I<оторая

может

существо

вать

кето-

енольной

форме

последней

реагирует

хлороксидом

фосфора,

образуя

трихлорпиримидин,

который

при

восстановлении

дает

пиримидин:

oyN~o

HO"N~OH

HNy

ОН

барбНтуро

.....

киcnота

524

+POCI].

CIYI?,N~

Сl

С\

2,4,6-

ТРИIUIор

пиримидии

~()

ПИРИМИДИН

Пиримидин

безцветное

кристаллическое

соединение.

Т.

пл.

"с.

Т.

кип.

124

"с.

Легко

растворим

воде.

Пиримидин

по

свойствам

сходен

пиридином,

во

еще

более

отличается

от

бензола.

Он

более

сильное

основание,

чем пиридин

(pK

= 1,3).

Пиримидин

имеет

пониженную

плотность

электронов

положениях

4,6;

положение

наименее

обеднено

электронами.

Нуклеофильные

реа

генты

атакуют

ПОJlожения

электрофильные

положение

обра

зуя

энергетически

более

выгодные

а-комплексы

(сопряженные

карбани

он

карбкатион).

соответствии

этим

при

действии

амида

натрия

на

6-метилпирими

дин

образуются

2-мино-

2,4-диамино-6-метилпиримидин:

NHz

7::J-

.N......

N::J-

'''',N..

"3.

СНз

NHZ~

СНз

NHZ~

СНз

Электрофильные

реагенты

реагируют

пиримидинами

только

том

случае,

когда

они

содержат

электронодонорные

группы

(-NH

-ОН,

-SH)

других

положениях.

Нитрование

требует

присутствия

двух

электронодонорных

групп.

Ни

трованием

серной

кислоте

при

"С

были

получены

хорошими

выхо

дами

2-амино~4-гидрокси-5-нитро-,

4-амино-6-гиДрокси-5-нитропири

мидины;

условия

реакции

могут

быть

более

мягкими

д.ля

2,4-

4,6-дигид

роксипиримидинов:

ОН

NHz~

+НNОз

•

+НNО

•

ОН

N~NOz

NHzAнJ

Для

галогенирования

достаточно

одной

электронодонорной

группы.

Так,

2-аминопиримидин

хлорируется

бромируется,

4-аминопиримидин

иодируется

положение

N~~

N~Br

А)

NHz N NHz N

ICI

525

Пиримидины,

имеющие

по

крайней

мере

две

электронодонорные

груп

пы,

СО'lеТ<lЮТСЯ

диаЗОТИРОВ<lННЫМИ

аромаТИ<lескими

<lминами

щелоч

ных

растворах

положение

Для

реакции

нитрозирования

также

требуется

не

менее

двух

электрр-

1I0ДОНОРНЫХ

групп.

Производные

пиримидина.

При

действии

аммиаК<I

на

трихлорпирими

дин

последующим

восстановлением

образуется

2-aм.иHonиpu.мидиH.

2-Аминопиримидин

служит

для

получения

важного

леК<lрственного

пре

П<lраТ<I

сульфаниламидопиримидина

(сульфадuазuн):

При

гидролизе

НУJ<леиновых

кислот

образуются

производные

пирими

дина

урацuл,

muм.uн

цumозuн:

)

oy~.

oyNH

I 6

снз

NH,

урацил

ТИМ""

цитозин

Простеl1шш",

способ

сннтеТllческого

получения

урацuла

l<онденсаЦIIЯ

мочеВflНЫ

яб·

лочноii

КlIслотоii.

ЯБЛОЧНilЯ

кислота

концентрllрованноi'l

серной

ЮIСЛОТОЙ

дает

ФОРМIIЛУК

сусную

КlIСЛОТУ.

I<оторая

момент

образования

кондеНСllруется

мочевиной:

ноос-сн,-сн(он)-соон

•

ноос-сн

-сно

нсоон

но-со

:)0

HzN

'сНа

HN·

1+1

- I

ос

сно

ОЛА

'NHz

ТIIJШН

очеllЬ

леtlЮ

образуется

при

восстановлеНИII

меТIIЛЦlI<lноаLlеТlIлмочеВlIlIЫ

водоро

дом

ПРIIСУТСТВIIII

плаТlIIIЫ:

-NН

526

Uumo:lult

может

быть

получен

конденсацней

натрневой

соли

ФОРМИЛУI(СУСНОГО

эфира

S-ЭТИЛ-ИЗОТИОМО'lевиной:

COOR

СИ

ИzN

" +

C-SСzИs

11·

'СИ

, I

NИ

ОНа

HN\:NH

НН

+NН

•

Конденсированной

системой

ПИРИМИДlIна

ЯВJ1ЯЮТСЯ

пуриновые

основания

(гл.

11.5,4).

Кilчестве

ПРОТИВОМltкробного

средства

медицине

применяется

препарат

бuсеnтол,

состав

которого

ВХОДl1Т

2,4-диамино-5-(3,4,5-триметоксибензил)пнримидин

3-(n-амино

бензолсульфамидо)-

меТИЛИЗОI(сазол

ТИА3ИН

последнее

время

медицинской

практике

широкое

применение

качестве

успокаllваю

Щl1Х

средств

иеЙРОЛИТl1КОВ

получили

производные

феНОТl1азина,

из

которых

важней

Шltм

ЯВJ1яется

(L\lUItU:IUIt

солянокнслая

соль

2-хлор-lО-(3-димеТllлаМIIНОПРОПI1л)-фено

ТИ1!ЗlIна:

()

NИ

тиаэин

феиотиазни

аминазнн

Производным

той

же

гетеРОЦИКJ1I1ческой

системы

является

краситель

АlетuлеltО/lыи

си

ю/и

N,N.N,N-тетраметил-2,7-диаминофенаЗОНltЙХЛОРltД,

широко

при

меняемый

меди

цине

K1!I(

антисеПТИ'lеское

средство

527

В Е

Элементы

биоорганической

химии

Биоорганическая

химия

раздел

органической

химии,

сложившийся

во

второй

ПОJlовине

ХХ

в.

Она

изучает

органические

вещества,

участвую

щие

процессах

жизнедеятельности,

метаболизма

биополимеры

(белки,

полисахариды,

нуклеиновые

кислоты

т.

п.),

биорегуляторы

(ферменты,

гормоны,

витамины

др.),

также

синтетические

биологиче

ски

активные

соединения

(лекарственные

препараты,

ростовые

вещества,

гербициды

т.

п.).

задачи

биоорганической

химии

входит

изучение

стро

ения

синтез

природных

синтетических

БИОJlогически

активных

соеди

нений,

выяснение

зависимости

между

их

строением

биологическим

дей

ствием,

изучение

их

химических

превращений

внутри

вне

организмов.

Решение

всех

этих

задач

CTaJlO

возможным

только

ПОСJlе

ПОЯВJlения

со

временных

фИЗИ'lеских

методов

разделения,

очистки

исследования

орга

НИ'lеских

соединений.

Успехи

биоорганической

химии

значительной

степени

определяют

дальнейшее

развитие

биологии

физиологии,

так

как без

знания

строения

химических

превращений

веществ,

участвующих

метаБОJlизме,

неJlЬЗЯ

понять

его

сущности,

нельзя

разрабатывать

методы

управления

БИОJlОГИ

ческими

явлениями,

такими,

как

размножение,

передача

наследственных

признаков,

передача

нервного

импульса

т.

д.

Биоорганическая

химия

тесно

связана

биохимией,

изучающей

состав

организмов,

структуру,

свойства

локализацию

обнаруженных

них

со

единений,

пути

закономерности

их

образования,

последовательность

механизмы

пр·евращениЙ,

также

их

биологическую

физиологическую

роли.

другой

стороны,

биоорганическая

химия

связана

биофизикой

наукой

фИЗИ'lеских

физико-химических

ЯВJlениях

живых

организмах,

также

закономерностях

физико-химических

механизмах

воздействиЯ

физических

факторов

на

организмы.

Значение

биоорганической

химии

не

ограничивается

ее

ролью

позна

нии

явления

жизни.

Знания

области

химии

высокоэффективных

высо-

528

коселективных

биологических

процессов

могут

быть

использованы

д.ля

создания

новых

биохимических

производств,

д.ля

разработки

принци

пиально

новых

основ

химической

технологии путем

моделирования

кле

точных

процессов.

процессах

метаболизма

участвует

много

органических

веществ,

при

над.лежащих

различным

рядам

классам

содержащих

по

крайней

мере

различных

химических

элементов.

Без

многих

из

них,

как

без

многих

неорганических

веществ,

невозможно

существование

высокоразвитых

организмов.

Органические

вещества,

участвующие

процессах

метабо

лизма,

называются

м,етаболитам,и.

биохимии

рассматриваются

нача

льные,

промежуточные

конечные

метаболиты.

Структурные

аналоги

метаболитов,

по

большей

части

представляющие

собой

синтетические

вещества,

конкурирующие

метаболитами

биоло

гических

процессах

нарушающие

таким

образом

нормальный

метабо

лизм,

называются

антим,етаБО.(tитам,и.

Антиметаболиты

могут

вызы

вать

симптомы

недостаточности

сопряженного

ними

метаболита,

бактерий

торможение

роста.

Обычно

такой

биологический

эффект

может

быть

устранен

простым

повышением

концентрации

организме

недостающего

метаболита.

Антиметаболиты

могут

оказывать

химиотера

певтическое

действие

при

инфекционных

заболеваниях,

подавляя

функ

цию

роста

бактерий.

Важнейшие

классы

биоорганических

соединений,

без

которых

невоз

можен

метаболизм

на

самом

низком

уровне,-

это

белки,

углеводы,

нук

леиновые

кислоты

липиды.

ГЛАВА

БЕЛКИ.

ФЕРМЕНТЫ.

ВИТАМИНЫ

БЕЛКИ

Белки,

или

протеины,

сложные

высокомолекулярные

органические

соединения

(сложные

полипептиды),

построенные

из

остатков

аминокис

лот,

соединенных

между

собой

амидными

связями.

состав

одного

того

же

белка

входят

различные

аминокислоты.

При

полном

гидролизе

белок

превращается

смесь

аминокислот.

организмах

животных

растений

белки

выполняют

самые

различные

функции.

Они

составляют

основу

опорных,

мышеLIНОЙ

покровных

тка

ней

(кости,

хрящи,

сухожилия,

мышцы,

кожа),

играют

решающую

роль

процессах

обмена

веществ

размножения

клеток.

Белковыми

телами

являются

многие

гормоны,

энзимы,

пигменты,

антибиотики,

токсины.

529

Большинство

белков

твердом

состоянии

сохраняет

при

родную·

форму'

(шерсть,

шелк)

или

существует

виде

порошка.

Только

некоторые

белки

удается

выделить

кристаллическом

состоянии.

Белки

очень

сильно

различаются

по

молекулярной

массе.

Так,

напри

мер,

инсулин

имеет

молекулярную

массу

около

6000,

фермент

рибонукла

за

12000-14000,

гемоглобин

- 64 500,

глобулин

лошади-

150000,

вирус

табачной

мозаики

4000000,

гемоцианин

улитки

6600000.

Многие

белки

растворимы

воде,

разбавленных

растворах

солей,

кислотах.

Почти

все

белки

растворяются

щелочах,

все

они

нераство

римы

органических

растворителях.

Растворы

белков

имеют

коллоидный

характер

могут

быть

очищены

диализом.

Из

растворов

белки

легко

осаждаются

органическими

водорастворимыми

растворителями

(спиртом,

ацетоном),

растворами

солей,

особенно

тяжелых

металлов

(Cu,

РЬ,

Hg,

др.),

кислотами

т.

д.

Осаждением

растворами

солей

различной

кон

центрации

белки

могут

быть

О'lИщены

разделены.

При

осаждении

неко

торые

белки

меняют

конформацию

цепей

переходят

внерастворимое

состояние.

Этот

процесс

называется

денатурацией.

Денатурация

многих

белков

может

быть

вызвана

нагреванием.

Вследствие

исключительной

нестойкости

белки

не

имеют

определен

ной

температуры

плавления

не

перегоняются.

Это

затрудняет

их

выде

ление

идентификацию.

Как

аминокислоты,

белки

обладают

о т

ха

р а к т

р о

м.

Положение

изоэлектрической

точки

для

белков

зависит

от

приро

ды

входящих

их

состав

аминокислот:

желатина

4,2;

казеин

4,6;

альбумин

яйца

4,8;

гемоглобин

6,8;

глиадин

пшеницы

9,8;

клупеин

12,5.

Различия

кислотно-основных

свойствах

белков

позволяют

их

разде

лять

методом

электрофореза.

Все

белки

оптически

деятель~

Боль~и_н.ств?_~а

них

~~~~aeT

левыМ

вращением.

Существует

ряд

цветных

реакций

на

белки.

Ксантопротеиновая.

азотной

кислотой

белки

дают

желтое

окра

шивание,

переходящее

при

действии

аммиака

оранжевое.

При.

этой

ре

акции

происходит

нитрование

ароматического

кольца

содержащихся

белках

ароматических

аминокислот.

Биуретовая.

солями меди

щелочами

белки

дают

фиолетовую

окраску.

Подебную

окраску

дают

все

вещества,

содержащие

пептидные

связи

-NH-CO-

(например,

биурет)

(см.

с.

275).

Реакция

Миллона.

раствором

нитрата

ртути

азотистой

кислоте

белки

дают

красное

окрашивание.

Эта

реакция

связана

наличием

фе

нольной

группировки.

СУJlьФгидрильная.

При

нагревании

белков

раствором

плюмбита

натрия

выпадает

черный

осадок

сульфида

свинца.

Эта

реакция

указывает

на

присутствие

сульфгидрильных

групп

(SH).

530