Биологический каталог




Биоорганическая химия

Автор Г.Дюга, К.Пенни

сообщение о его взрывоопасное™. В настоящее время наилучшими считаются «ВОС-ON» [2-(грег-бутоксикарбоиилоксиимиио)2-фенил-ацетоиитрил] и ди-грег-бутилкарбонат. Оба позволяют получать f-BOC-амиио-кислоты с высоким выходом.

сн3 о I \г\

сн,—С—о—С—о—n=

г

сн3

C=N

или

еоос/

:сн—nh2

|осноеание

9 снэ

еоос/

СН—NH—С—О—С—СН3 «-ВОС - чмин окисло ma

CHj

г-ВОС-группировка устойчива в условиях, обычных для удаления других защитных групп, например при гидрогеиолизе, обработке натрием в жидком аммиаке, щелочном омылении (гораздо более устойчива, чем CBz-группа, см. ниже).

г-ВОС-группа легко удаляется при мягкой кислотной обработке с образованием газообразного изобутилеиа и углекислого газа (что еще больше сдвигает равновесие в правую сторону). Для удаления защитной группировки можно ис-

Биоорганическая химия аминокислот

71

СН3 О Н®

сн3—С—О—С—NH—СН—СООе-г

СН2Л R NH

CHjv z г • /СОо*

—- ^С—СН, + COj + H3N— СНГ

СН, XR изо5утилен

пользовать бромоводород в уксусной кислоте, хлороводород в уксусной кислоте, теплую 80%-ную уксусную кислоту, безводную трифторуксусиую кислоту (три последних реактива ие удаляют CBz-группу, см. ниже) и жидкий фтороводород.

Карбобеизоксигруппа (CBz)

Это также ацильиая группа для защиты аминогрупп; оиа удаляется гидро-генолизом либо кислотной обработкой. Соответствующий хлорид синтезируют, проводя реакцию бензилового спирта с фосгеном:

О О

PhCHjOH + C1-C-CI -» PhCHjO-O-а

Такой хлорид реагирует с аминокислотами в слабощелочных водных растворах.

I

\

H2N—СН. CBz-аминокислота

основание PhCHj0_c_NH-CH(

R

CBz-группа более устойчива в кислой среде, чем <-ВОС-группа (см. выше) и не удаляется теплой уксусной кислотой за время, необходимое для удаления три-тильиой и я-метокситритильиой групп (см. ниже). Она также устойчива в щелочной среде (разбавленный NaOH при комнатной температуре), но не столь устойчива, как f-BOC-группа, вследствие того что беизильная группировка является лучшей уходящей группой.

CBz-группа легко удаляется при гидрогеиолизе:

С\ i ? ХООе /=\

^-CH,-t-0-C-NH-CH( Jb& ^-СН3 +

FT--Н R

il /СО°в со /С0°в

+ H-rOj-C-7-NH—сн; H2N—сн(

Гидрирование бензольного кольца происходит в заметной степени лишь при вы-:оком давлеинп и в присутствии платины. Однако в присутствии серосодержащие аминокислот может происходить отравление металлического катализатора. В некоторых случаях это затруднение можно преодолеть, вводя избыток ката-

72

Глава 2

лизатора. Беизильные группы (и в меньшей степени тритильные) также могут быть удалены при использовании обычных условий гидрирования. CBz-rpynny можно также удалить, проводя обработку НВг в безводной уксусной кислоте (при комнатной температуре). Реакция протекает через отщепление алкила:

О-?

О

^на-^с^н-сн(~

Вге Н® R

ООО®

'yJ-CHJlt + со2 + h3n-ch(

coo9

С этой же целью можно использовать и другие кислоты, ио лишь при повышенных температурах (например, кипящая трифторуксусная кислота, кипящий, иа-сышенный метанольный раствор НС1). Восстановление натрием в жидком аммиаке— еще одни способ удаления CBz-группы. Однако при этом удаляются также тозильные (см. ниже) и бензильные группы, а все метионины деметили-руются с образованием гомоцистеииа.

Для защиты аминогрупп используются также и другие производные CBz-группы, например я-метоксикарбобензоксигруппа, удаляемая в безводной три-фторуксусной кислоте. В то же время л-нитрокарбобензоксигруппа гораздо более устойчива к обработке НВг (электроноакцепторная нитрогруппа), чем CBz-rpyn-па. Поэтому CBz-группу можно удалить, сохранив я-нитроаналог. Кроме того, л-нитро-СВг-амннокислоты гораздо легче кристаллизуются.

Фталильная группа

Ее можно рассматривать как ацилангидрид; эта группа удаляется при обработке гидразином или фенилгидразином.

Классическим методом синтеза N-фталиламинокислот является сплавление смеси фталевого ангидрида и аминокислоты.

[ ^-HHjN-CH^

СООН

R

ХООН СООН1

,NH—СН^

СООН

N-cpmanunQMUHOKUc/iomo.

Однако при нагревании пептиды могут разрушаться, а также в значительной степени претерпевать рацемизацию. Были исследованы и другие методы введения фталилыюй защиты; например, обработка эфира аминокислоты о-карбоэтокси-тиобензойиой кислотой н последующая реакция с водной НВг в уксусной кислоте привела к получению N-фталиламинокислоты. Наиболее общий метод —

Биоорганическая химия аминокислот

73

sh + h,n—Сн/ .OEt \

COOEt

О

реанционноспособное тиосоеЭинение

COOEt

нвг/н,о—АеОН

СООН

взаимодействие аминокислоты с N-карбоэтоксифталнмидом. Этот реагент синтезируют из фталимида и этилового эфира хлоругольной кислоты:

° У

Н + CI—С- OEt -^Ц

К-карБ"оэтоксифталимиЭ

Реакция с аминокислотой проходит в разбавленной водной щелочи без нагревания.

-cooEt + h2n—сн;

соое

соое

ch\r + h2n—COOEt

Фталильная группа устойчива к каталитическому гидрированию, ие отщепляется при обработке аммиачным раствором натрия и кислотами (например, НС1 или НВг в водной уксусной кислоте при комнатной температуре). Однако эта группа щелочелабильиа. Соединение, образующееся при щелочной обработке, расщепляется в слабокислых условиях с образованием свободной аминокислоты:

О

„соое

n-r^f [ /nh r

соон

[ jl + h3n-r

74

Глава 2

Классический метод удаления фталильной группы — обработка гидразиигид-ратом в воде или этаноле. Побочный продукт, гидразид, отделяется при осаждении. Гидразии — хороший иуклеофил (так называемый а-эффект), атакующий ан-гидридоподобиую фталильную группировку в условиях, при которых ие затрагиваются пептидные связи. Тем ие менее при наличии эфирных связей существует опасность гидразииолиза. На другие защитные группы обработка гидразином не влияет. Обработка гидразином в гидроксилсодержащих растворителях может быть заменена обработкой феиилгидразином в других органических растворителях, причем в этом случае гидразид остается в растворе, а аминокислота выпадает в осадок.

п-Толуолсульфогруппа (тозильная группа)

С помощью этой группы удается блокировать аминогруппы посредством сульфирования, а ие ацилироваиия. Удаляется тозильиая группа обработкой натрием в жидком аммиаке. Сульфирование проводят в водном растворе щелочи или пиридина. у

О

Тозильиая группа устойчива в условиях каталитического гидрирования, а также при различных кислотных и щелочных обработках (например, НВг в уксусной кислоте при комнатной температуре).

Для удаления тозильной группы растворяют защищенную аминокислоту или пептид в жидком аммиаке и к этому раствору медленно добавляют натрий. По окончании избыток натрия связывают, вводя хлорид аммония, иодид аммония или уксусную кислоту.

Трнфенилметильная группа (тритильиая группа)

Эта группа используется для защиты аминогруппы, причем алкилирование идет по SnI-механизму. Тритильиая группа весьма кнслотолабильиа. Тогда как ацильные и сульфогруппы защищают аминогруппу, уменьшая иуклеофильиость атома азота, тритильиая группа ие влияет на его иуклеофильиость (основность); она блокирует аминогруппу, создавая стерические затруднения. На практике это может оказаться недостатком, поскольку объемистая тритильиая группа способна также затруднять образование пептидной связи (активированной) карбоксильной группой.

Тритильную группу вводят обработкой тритилхлоридом эфира аминокислоты в присутствии органического основания в органической среде. Эту реакцию нельзя проводить в водной среде. Если необходимо получить аминокислоту, то эфир гидролнзуют горячей щелочью, поскольку объемистая тритильиая группа

Биоорганическая химия аминокислот

75

снижает скорость гидролиза. Кроме того, используется беизиловый эфир, который избирательно удаляют гидрогенолизом, так как о-бензильная группа отщепляется в этих условиях быстрее.

(Ph)3C—CI

+ C02Me СООМе №он

H.N-CH^ 1^7> (Ph)sC-NH-CH4

R сна, R

СООв

-- (Ph)3C—NH—СН\

R

Тритильная группа устойчива к основаниям; ее можно удалить гидрогенолизом, ио легче всего она удаляется при кислотной обработке. Тритильиая группа снимается в условиях, в которых i-BOC- и CBz-группы устойчивы (например, получасовая обработка 80%-ной уксусной кислотой при 30 С). Для отщепления тритильной группы можно использовать различные кислоты, например уксусную кислоту, водный раствор НС1, уксусную кислоту в метаноле и хлороформе, трн-фторуксусную кислоту. Ацидолиз приводит к образованию стабилизированного карбоииевого иона:

( V- С—NH—СН^

СООН

W Т Ч "Г*

яу \оон

О

О

С <-> и т.о.

|и,о

О

(Ph,)C-OH

трифенилкар6"иноп

n-Метокситритильная группа — еще более кислотолабильиый аналог тритильной группы, который иашел применение для защиты аминогрупп.

Формильная группа

Ее можно использовать в качестве простой ацильиой защиты, как было показано на примере N-коицевой аминокислоты прн биосинтезе белков. Эта группа удаляется при мягкой кислотной обработке, ие затрагивающей пептидные связи.

Аминокислоты формилируют смешанным ангидридом муравьиной и уксусной кислот (поскольку ангидрид муравьиной кислоты нестабилен). Формильная

76

Глава 2

защитная группа устойчива в условиях каталитического гидрирования и к действию аммиачного раствора натрия, но выдерживает лишь мягкую щелочную обработку (например, условия омыления сложных эфиров; амиды относятся к менее хорошим уходящим группам, чем алкоксиды). Формильная группа легко удаляется при обработке кислотой или гидразином (и СН3СООН) в спирте.

О О

X СООН в СООН

h^^nh—сн( нс1/м'он' vr ^осн, + h,n-ch(;

R R

CBz-группа, фталильиая и тозильиая группы при этом ие затрагиваются, но тритильиая и /-ВОС-группа в этих условиях отщепляются. Формильную группу можно сиять также гидразином в этанольио-уксусном растворе (60% ЕЮН); из белков и аминокислот она удаляется обработкой 15%-ной водной Н202 (60°С, 2 ч). Весьма вероятно, однако, что при такой обработке будут затронуты также и эфирные группы.

Трифторацетильиая группа

Эту группу можно использовать в качестве ацильиой защитной группы, которая удаляется при мя

страница 13
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89

Скачать книгу "Биоорганическая химия" (8.62Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(22.10.2017)