Биологический каталог




Биоорганическая химия

Автор Г.Дюга, К.Пенни

и аминоэфиров на оптические изомеры, будучи основанной на использовании хиральных

СН3.

раствор йифосфата

йи6"инафтил-2.2-к.раун-6-зфир

к = тгп

R = Н

R = Ts (тпозил)

конденсация с исхоВнЫМ бинафтильным проиэеоВным той экр конфигурации

Рис. 5.2. Синтез хирального акцептора.

270

Глава S

акцепторов, моделирует стереоспецифичность ферментов. Такой метод разделения оптически активных соединений (путем пропускания их рацемических смесей через колонки с оптически активными комплексообразователями) может иметь промышленное значение.

На практике такое разделение осуществляется следующим образом. Носитель — силикагель или цеолит — насыщают водным раствором NaPF6 или LiPF6. В качестве подвижной фазы используют раствор оптически чистого акцептора в хлороформе. Затем рацемическую смесь наносят на колонку, дают установиться

50 100 150

Объем элюсщсцмл

Рис. 5.3. Хроматографическое разделение на оптические изомеры рацемического гек-сафторфосфата метилового эфира фенил-глйцйна с помощью (R, R) -акцептора [136].

равновесию и проводят «селективное элюирование» диастереомерных «активированных комплексов». Появление соли в элюате тестируют по изменению электропроводности. На рис. 5.3 приведена кривая элюирования, полученная для рацемического метилового эфира фенилглицина.

После нейтрализации чистые вещества, соответствующие каждому пику, выделяют и их конформацию устанавливают путем измерения оптического вращения и сравнения со стандартными образцами.

С помощью метода ЯМР была определена предположительная структура комплексов двух диастереомеров.

(S)-aoHop е мойели трехцентрового связывания

/г-Вонор в мойели четырехцентрового связывания

Моделирование ферментативных систем

271

Термины «трехцентровое связывание» и «четырехцентровое Вызывание» используются для обозначения конфигурации взаимно расположения донора и акцептора. Названия не совсем пра-Ипьны и недостаточно полно отражают суть дела, но удобны и Вьтому широко используются [136]. В то же время они уста-Ввливают наиболее стабильный диастереомер и указывают на Взможную главную структурную особенность, обусловливающую Ввличия в стабильности двух диастереомеров. Приведенные Воекции Ньюмена показывают, что в обеих моделях донорная Влекула связывается с (5,5)-акцептором тремя водородными Вкзями между NH-группами и эфирными кислородами макро-Вкла. Три заместителя (малый, средний и большой) у асиммет-Вческого атома углерода распределены в пространстве таким Вразом, чтобы свести к минимуму влияния стерических факто-Вв. Модель четырехцентрового связывания включает дополни-ВЬьное диполь-дипольное взаимодействие с эфирной группой ^результате стэкинга ароматических колец донора и акцептора, ем не менее модель трехцентрового связывания стерически бо-Ве устойчива. Причина заключается в том, что введение заме-Вителей в 3- и З'-положения делает комплекс более громоздким, Всистему более селективной, благоприятствуя реализации модели ВЬхцентрового связывания. Другими словами, когда комплекс Вановится более «тесным» из-за увеличения стерической затруд-мности донора или акцептора, комплексообразование становит-я более стереоселективным. Вследствие этого (S, S) -акцептор ¦лонен к выбору в качестве донорной молекулы S-изомера. От-¦шение констант ассоциации диастереомеров может доходить 1 18.

Преимущества системы 1,1'-бисбинафтил-22-краун-6-эфира можно сформулировать так: 1) бинафтильная группа имеет жесткую структуру, благодаря чему представляет хороший хиральный барьер; 2) структура этой группы такова, что заместители в 2,2'-положениях ориентированы навстречу друг другу, а в 3,3'-положениях — в разные стороны; это обеспечивает более высокую степень стереоселективности; 3) функциональная группа

272

Глава 5

в 6- или б'-положении не мешает образованию комплекса между донором и акцептором, но дает возможность закрепить акцептор на твердом носителе.

Нафталиновое кольцо выступает в роли «прокладки» между поверхностью твердофазного носителя и акцептором. Таким образом удалось ковалентно закрепить оптически чистый (R, R)-акцептор на силикагеле и полученный твердофазный носитель использовать для разделения солей первичных аминов и амино-эфиров с помощью жидкостной хроматографии. Такой метод можно назвать аффинной хроматографией, специфичной к энантио-

мерам.

Структура полимерного псевдокраун-эфира [139]. Воспроизведено с разрешения. © 1979 by the American Chemical Society.

Этот подход был распространен на синтез макроциклических эфиров (псевдокраун-эфиров), включенных в макромолекуляр-ную сетку (сополимера стирола и дивинилбензола), в результате чего получались полимеры, обладающие высокой координационной способностью к различным ионам [139]. Комбинирование макроциклических структур с полимерными позволит в ближайшем будущем разработать новые катализаторы, обладающие наряду со способностью к специфическому связыванию высокой каталитической активностью [348].-

Кроме того, углеводородные растворы некоторых 1,Г-бинаф-тильных макроциклических эфиров растворяют кальций в ре-вультате комплексообразования. Поскольку такое поведение на-

273

поминает перенос кальция через углеводородный слои клеточных мембран, эти соединения могут быть важны для изучения механизмов функционирования нервной и мышечной систем.

[В других исследованиях, направленных на более детальное изучение структурных элементов, которые участвуют в процессе комплексообразования, были получены следующие акцепторные Соединения:

X = ОН,Вг

X X 2) (CHJjCNH,

О Не О. СН3<Г>СН

..н'Чкн..

N" СН3 "N О

состав соединений включено пиридиновое кольцо. Акцептор, содержащий три пиридиновых цикла, прочно связывает тиоциа-нат трет-бутиламмония. Смешанный акцептор, 5,5-дипиридииил-шнафтиловый эфир, выступая как аналог полиэфиров, также треимущественно комплексует метиловый эфир S-фенилглицина. ^пять-таки формирование трех водородных связей и наличие грех N® • • • О ион-дипольных взаимодействий, по-видимому, необходимое условие сильного и эффективного связывания [138].

В 1977 г. группа английских ученых под руководством Стод-¦рта предложила использовать для синтеза новых акцепторных эединений производные Сахаров [140, 141]. Углеводы и их производные достаточно обогащены замещенными бисметилендиокси-группами и удобны для образования 18-краун-6-эфиров. Кроме (того, углеводы можно рассматривать как сравнительно недорогие источники хиральных соединений; обычно они проявляют хорошие функциональные свойства,

274

Глава 5

НО-

,соон

COOR

-»-»-» Ph

НО^ ""СООН L-винная кислота

""COOR

СН2ОН НО-НО-

RO-

-OR

-ОН ТОН

СН2ОН

пребшестеенники акцептора

в-маннит

Исходя из l-винной кислоты или d-маннита был получен ряд 18-краун-6-эфиров. Используемый в качестве предшественника d-маннит облегчает сближение объемистых заместителей с краун-эфиром и в то же время удваивает число хиральных центров (от 4 до 8) в молекуле краун-эфира.

Эти акцепторы обнаруживают способность разделять энан-тиомеры алкиламмониевых солей первичных аминов путем комплексообразования. С помощью проекций Ньюмена удалось предсказать, что (R)-донорно- (d, d) -акцепторный комплекс более устойчив.

Далее, для ускорения комплексообразования важна также природа аниона. Мягкие анионы*, такие, как SCN", СЮ1 и PFe.

* Согласно Пирсону, жесткость нона обусловлена высокой электроотрицательностью и малым размером. В то же время в мягком основании донорный атом обладает высокой поляризуемостью и низкой электроотрицательностью, а также легко окисляется. Общий критерий жесткости и мягкости кислот и оснований заключается в том, что жесткие кислоты преимущественно взаимодействуют с жесткими основаниями, а мягкие кислоты — с мягкими основаниями

XJ,-акцептор из г,-винной кислоты югз-аки.ептор из D-моннипкь

R = СН2ОН R = СН2—OCPh3 Я = CONHR1

Н

П44, 145].

275

[склонны к комплексообразованию, а жесткие анионы, такие, как 1оН~~, С1~ и Вг- образуют очень устойчивые соли и противодействуют образованию донорно-акцепторных комплексов.

¦Развитие представлений о донорно-акцепторном комплексооб-разовании (комплексы типа «хозяин» — «гость»)—хороший пример давнего стремления строить аналоги ферментов на основе ¦раун-эфиров но принципу «ключ — замок». Естественно, соответствие размеров, объемов и электронных свойств связывающих частей донора («гость») и акцептора («хозяин») — необходимое условие сильного связывания. Поэтому углеводы и их производные — Ввоего рода «подарок» для хирального синтеза, так как на их основе может быть получен структурный остов соединений неуглевод-Ной природы [142]. В ближайшие годы эти идеи должны получить Колее широкое распространение и развитие.

¦Не так давно Мураками и сотр. [146, 147] предложили мак-роциклическую систему, моделирующую фермент. Они обнаружили, что 11-амино-[20]парациклофанол-10 катализирует деаци-лирование «-нитрофенилпальмитата со скоростью в 1000 раз Иольшей, чем 2-аминоциклодеканол.

.NH,

СИ

[го]парациклофановое кольцо

NH2 "ОН

2-амицоциилооексшол

IБолее высокая эффективность парациклофанового кольца по [сравнению с циклодеканоловым связана с более высокой гид-¦рофобностью макроцикла по сравнению с молекулой циклодека-нола, не способной включать субстрат в свою полость. Кроме [того, функциональная группа макроцикла должна быть ориентирована таким образом, чтобы содействовать протеканию псев-[довнутримолекулярной реакции с эфирной группой связанного [субстрата. Легко могут быть получены замещенные парациклофа-|ны (^фН). По этой причине, а также благодаря своим гидрофобным свойствам парациклофаны относятся к простейшим моделям ^ерментов.

.1. Хиральное узнавание и катализ

•В предыдущей главе показано, что, будучи акцепторами, Киральные макроциклические полиэфиры различают энантиомеры солей аминоэфиров, выступающих в качестве доноров, в процес-№ комплексообразования в хлороформном растворе. Можно ли, Опираясь на эти результаты, пойти еще дальше и промоделировать

276

Глава 5

каталитический центр? Приведем пример создания акцептора, ко

страница 47
< 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
(17.10.2017)