Биологический каталог




Биоорганическая химия

Автор Г.Дюга, К.Пенни

обенно для гуанина) оно также позволяет достигнуть большей гидрофобности слишком полярного нуклеозида.

Биоорганическая химия фосфатов

155

Ацильная группа

После ацилирования аминогруппа становится химически неактивной, или не-нуклеофильной. Тем не менее введение ацилыюй группы часто приходится осуществлять в две стадии: полное ацилнрование нуклеозида с последующим деацн-лированием сахара. Вдобавок глнкозидная связь N-ацильных производных обычно менее устойчива к гидролизу. К типичным ацильиы.м группам относятся аце-

ная^(СН3)2СНС^ ^

\СН3—С—)

С

^СНз—с-

сн3о—/ Y-

¦проводится следующим образом:

и анизонльная

( У \и

^С6Н5—С—/

>

Синтез N-бензоиладенознна, например,

NHC— Ph

НО ОН

абенозин

НОСН,

Ph—С—О ОС- Ph тетрабензоилаоепозин

уг.нл'.10н/ПириЭин

и-6"ензо'илабенозин

но он

аналогично проводят и синтез N-бензоилгуанозина, но обработка гидроксидом ¦трия заменяется на обработку метилатом натрия. Тем не менее N-бензоилци-тидин можно синтезировать прямым бензоилированием основания в условиях, при вторых сахарный остаток не затрагивается. Это отражает большую нуклео-¦льиость аминогруппы цитидина по сравнению с пуринами.

О

NH2

ГЬ—с—о—с—Рь/eiOH или

Ph-соон/ЭЭДХ

NH—С—Ph

НО ОН

НО ОН

156

Глава 3

Удаление ацильных групп обычно проводят концентрированным водным аммиаком или водным раствором гидроксида натрия. Бензоильную группу можно также избирательно удалить с основания (не затрагивая бензоилированный остаток сахара) в нейтральных условиях, используя гидразингндрат (NH2—NH2-¦ О.БНгО). Такое избирательное действие на бензонлированное основание объясняется сопряженным механизмом:

О

PhCOO OCOPh PhCOO OCOPh

/-ВОС- и CBz-группы не нашли широкого применения для блокирования аминогрупп оснований. Единственной блокирующей карбаматнон группой, которая применяется, является нзобутнлокснкарбоннльная группа. Ее вводят реакцией нуклсознда с нзобутнлхлэрформнатом н последующим дсацнлированнем сахарного остатка:

О

НО ОН НО бн

Преимущество этой группы заключается в большей устойчивости карбамата (т. е. меньшей электрофильности карбонильной группы), чем соответствующей амид-пой связи, к действию гидразина. Деблокирование можно проводить также концентрированным водным аммиаком.

N-Диметиламинометиленовая группа

Обработка экзоциклической аминогруппы диметилформамиддиметилацеталем в диметилформамиде приводит к получению N-диметиламинометиленового производного.

Биоорганическая химия фосфатов

157

нх

ОМе 4N-C_OMe

н,с^ н

(H3C)2N—CH=N N i)

О

ДМЧ>А

НО ОН циглиЗин

О О

\ /

сн

N(CH3)2

I Механизм реакции включает нуклеофильное замещение, протекающее, как можно предположить, через образование активного промежуточного соединения:

H,N:\ HjCO (ОСН,

R —*С— Н I

N(CH3)2

Н3СОеОСН3

I

с—Н

®N(CH3)2

H3COeOCH3

J

фс—н

I

ДСН3)2

> N=CH-N(CH3)2

уОСНя

HNF-CH

I -носи, I

R N(CH3)2 R

Удаление шиффова основания можно проводить обработкой в кислых или щелочных условиях: обычно используют раствор аммиака в метаноле. 2',3'-0-Дн-метнламииометиленовая группа сахарного остатка еще более лабильна н ударяется при добавлении всего лишь воды. Тем не менее чувствительность шиф-фовых оснований к кислотам и щелочам может стать недостатком, если в дальнейших операциях используется кислотная или щелочная обработка. Кроме того, I тимин и урацил (если они входят в состав олигонуклеотида) могут подвергаться етилированию, например:

СН30^ |

N(CH3)2

сн3о

с—н

N(CH3)2

о

Н3С

I

СН,

Ьметилурацил 1,3-Вимётилурацил

Этой побочной реакции можно избежать, используя объемистый неопентильный Нналог.

158

г лава 3

i

3.6.2. Блокирование сахарного остатка

Из трех групп, которые необходимо защищать (аминогруппа, фосфатная и гидроксильная), блокирование гидроксила наиболее важно для сведения к минимуму выхода побочных продуктов и изомеров. Поэтому было предложено много защитных групп для блокирования гидроксила. Такое разнообразие очень полезно, поскольку может возникнуть необходимость введения в одну молекулу двух разных гидроксилблокирующих групп. Обычно это бывает нужно при обработке 5'-гидроксильной (первичной) группы отдельно от вторичных. В случае рибонуклеотидов избирательно воздействовать на 2'- и З'-вторичные гидроксильные группы сложнее, так как они обладают подобными химическими свойствами.

Монометокситритильная группа

п-Метокситритильная и несколько реже тритильная группы в настоящее время— наиболее применяемые группы для блокирования первичных 5'-гидроксиль-ных групп нуклеозидов. В мягких условиях происходит лишь незначительное три-тилнроваиие вторичных гидроксильных групп или гетероциклического азота основания. Если подобная пониженная реакционная способность экзоцнклическн.х аминогрупп в реакции трнтилирования кажется неожиданной, следует вспомнить о том, что аминогруппы гетероциклических оснований (свободные электронные пары которых делокалнзованы) обладают значительно меньшей нуклеофнль-

иостью, чем первичные алкнламины. Вторичный гидроксил (гпдроксилы) pea- I гирует в значительной степени только в жестких условиях из-за объемистой I трифенплметилыюй группировки. Реакция идет по механизму SNI -замещения. I Скорость реакции защитной группы с нуклеозидамн (равно как и кислотолабнль- I ность защитной группы) повышается при введении в нее метоксигрупп в coot- I ветствии с рядом: тритил < п-метокснтритнл < ди-п-метокситритил. Отсюда ' следовало бы сделать вывод о том, что ди-л-метокситритильная группа наиболее 1 удобна, однако с повышением скорости реакции снижается избирательность к I первичным гидроксильным группам. Кроме того, дн-л-метокситрнтильная группа I настолько кислотолабильиа, что частично снимается во время обычных опера- I ций (например, очистка на силикагеле).

Как и в случае аминокислот, с нуклеозида трнтильную группу можно удалить кислотной обработкой (т. е. 80%-ной уксусной кислотой, смесью пиридин — I уксусная кислота). Реакция также проходит через образование промежуточного I (стабилизированного) карбониевого иона. Введение n-метоксигруппы дополни- I тельно стабилизирует такой ион. Поэтому кнслотолабнльность тритилированного I

НО ОН

нб бн

основной продукт

Биоорганическая химия фосфатов

Ph Hffi

CH3oPh—с-^осн2 основание

Ph

HO OH

/носн2 основание^

\ HO OH

Ph

CH3O^Qbca — СНзОН^^А

Ph

Ph I

Г

Ph

U m.3.

нуклеознда повышается приблизительно в десять раз на каждую введенную п-метокситритильиую группу. Удаление л-метокситритильной группы из нуклеозидов н нуклеотидов гидрогенолизом проходит медленно *. Кроме того, могут иметь место такие нежелательные побочные реакции, как гидрирование пирнмн-днновых основании

Ацильные группы

Ацилирование первичной н вторичной гндроксильных групп нуклеозидов чаще всего проводят, обрабатывая нуклеозид ангидридом или хлорангидридом кислоты в пиридине. В зависимости от реакционной способности и условий проведения реакции может также происходить ацилирование экзоинклнческих аминогрупп, если они присутствуют в гетероциклическом основании (см. выше). Помимо обычных ацильных групп (формильной, ацетильной, бензоильной, хлораце-тнльной и т. д.), удаляемых чаще всего в щелочных условиях, предложен ряд ацильных групп, условия удаления которых делают их пригодными для нуклео-тпдного синтеза.

С целью получения более лабильных защитных групп, чем исходная ацетильная, синтезированы замещенные ацетильные производные, например трнфтораце-

\

О

Р

феноксиацетильная РИОСНгС^ и метоксиацетильная

тнльная CF3Q

Н3ОСН2С^ группы. Введенные заместители повышают электрофильность карбонильной группы благодаря отрицательному индуктивному эффекту.

Были предложены два ряда блокирующих групп, удаляемых в нейтральных условиях при обработке гидразиигндратом. Эти группы представляют собой

* Во время подготовки к печати настоящей книги появилось сообщение \Са-rulhers М. Н. et al.. Tetrahedron Lett., 3243 (1980)] о том, что тритильную группу можно удалить в нейтральных условиях обработкой ZnBr2. Ион цинка, вероятно, способствует лабилизацни эфирной связи путем образования комплекса с 5'- н циклофуранозным атомами кислорода.

160

Глава 3

остатки замещенных у-кетокнслот и производных акриловой кислоты. Механизм удаления защиты гидразином ясен из приведенной ниже схемы:

1) R-C—(СН2)2-С-ОСН^0 основание

° ° \_ч

НО он

R_cA_YocH основание R4~V° + носчН^ч °CH08QHue А (° XJ N—NH \Qf

2) R Н

ОСН2 п основание

но он

R\_,Сосн20 основание К\—л НОСН20 основание

XNH20 \_/ W

Нб ОН НО ОН

Например, З'-О-бензоилпропионилтнмидин синтезировали следующим образом:

Ph

сн3орь-с-осн20 ть °

CH3OPh \У + PhC(CH2)2C02H

НО

'пдцгк/гшриоин

HOCH2Q Th HOCH20 Th

N—NH + Ph—C* C=0

OC(CH2)2CPh HO N—'

II II muMUOUH 4,5-ЭигиЗро-б-фенил-

О О гшриоаэон '

Биоорганическая химия фосфатов

161

О

Левулинильная группа СНзС^СНгЬСО— еще более чувствительна к гидразину, чем бензоильиая. Это связано с тем, что в первом случае существует сопряжение между фенильным остатком и карбонильной группой в переходном состоянии при присоединении гидразина. Для метильной группы такое сопряжение отсутствует.

Из производных акриловой кислоты можно назвать следующие защитные группы:

акриловая

кротониловая

Q

метоксикротониловая \CH3OCH2CH феноксикротониловая (phOCH2CH=C

(сн2=сн—С—) (сн3сн=снс—)

( п

ЧСНзОСН2СН=СНС—/

( п

\PhOCH2CH=CHC—/

Для их введения используют обычно ангидриды соответствующих кислот.

Для защиты гидроксильных групп используют также реакцию образования карбонатов. Например, изобутилхлорформиат предпочтительно реагирует с первичными гидроксильными группами тимидииа:

О II

HOCH2Q Th ? (СНз)2СНСН2ОСОСН20 та

\У \У (си,),снсн,оса? \У \J

\ / пириВин N, /

но исУ

Образующийся карбонат устойчив в кислой среде, что позволяет избирательно удалять n-метокситритильную группу. Поэтому синтез З'-О-п-моиометокситритил-тнмидина проводят по следующей схеме:

Ч

страница 27
< 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
(12.12.2017)