КОНДЕНСОВАНІ СИСТЕМИ ГЕТЕРОЦИКЛІВ

Важливе значення з цієї групи гетероциклів мають широко розповсюджені в природі сполуки пуринового і птеридинового рядів.

П'яти-та ШеСтиЧЛеннІ ГетерОЦиКЛІЧнІ СПОЛУКи

ПУРИН

Пурин (імідазо[4,5-d]піримідин) — конденсована гетероциклічна система, яка складається з піримідинового та імідазольного кілець. Історично сформована нумерація атомів пуринового ядра не від­повідає загальним правилам нумерації конденсованих систем, але є загальноприйнятою.

СПОСОБИ ДОБУВАННЯ

Пурин і його похідні одержують конденсацією 4,5-діамінопіримідинів з карбоно­вими кислотами(метод Траубе):

N11,

о.

С—к

Не/

?

К

2Н₂О

4,5-діамінопіримідин

8-К-пурин

ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ

Пурин — безбарвна кристалічна речовина (т. пл. 217°С), добре розчиняється у воді, погано — в ацетоні, у діетиловом етері, хлороформі.

БУДОВА ТА ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ

Пурин — гетероароматична сполука. його молекула має плоску будову і містить замкнену кон'юговану систему, яка складається з 10 я-електронів, включаючи неподілену пару електронів атома Нітрогену в положенні 9, що відповідає правилу Гюккеля (4n + 2, n = 2). Наявність у структурі пурину імідазольного циклу надає йому низку властивостей, характерних для імідазолу. Так, для пурину характерна азольна таутомерія:

У кристалічному стані більш імовірне перебування атома Гідрогену в поло­женні 7.

Аналогічно імідазолу, пурин є амфотерною сполукою та утворює солі із силь­ними кислотами і основами:

N

н

сг

пуриній хлорид

натрієва сіль пурину

Глава 32

Атоми Нітрогену піримідинового циклу, унаслідок електроноакцепторного впливу один на одного та участі в делокалізації позитивного заряду пуриній-катіона, не протонуються сильними кислотами.

НАЙВАЖЛИВІШІ ПОХІДНІ ПУРИНУ

Найважливіші похідні пурину — оксо- та амінопурини.

Оксопурини.Представниками оксопуринів є сечова кислота, ксантин і гіпо­ксантин.

О О

N

Н

ксантин гіпоксантин

ці сполуки утворюються в організмі в процесі перетворення нуклеїнових кис­лот. Сечова кислота, ксантин і гіпоксантин — таутомерні речовини. У результаті лактам-лактимної таутомерії вони існують у двох таутомерних формах — оксо-формі (лактамна форма) і гідроксиформі (лактимна форма). Тому в навчальній і науковій хімічній літературі оксопурини часто називають гідроксипуринами.

сечова кислота

н

триоксоформа

н—о

О—н

Н— о

тригідроксиформа

Н—о

гідроксиформа

ксантин; 2,6-дигідроксшгурин

Н—о

оксоформа

гіпоксантин; 6-гідроксипурин

гідроксиформа

П'яти-та ШеСтиЧЛеннІ ГетерОЦиКЛІЧнІ СПОЛУКи

У кристалічному стані сечова кислота, ксантин і гіпоксантин перебувають в оксоформі. У розчинах вони існують у вигляді рівноважної суміші таутомерних оксо- та гідроксиформ, в якій переважає оксоформа.

Поряд з лактам-лактимною таутомерією в оксопуринів можлива азольна тау­томерія, пов'язана з міграцією протона Н⁺ між атомами Нітрогену в імідазольном циклі:

о

■

азольна таутомерія гіпоксантину

Сечова кислота.Безбарвна кристалічна речовина (т. пл. 400°С), погано розчи­няється у воді, в етанолі, у діетиловому етері, розчиняється в розведених розчинах лугів і гліцерині. Сечова кислота — кінцевий продукт обміну пуринових сполук в організмі, виділяється із сечею людини до 0,5—1 г на добу.

Сечова кислота — двохосновна кислота (pK_a1 = 5,75; pK_a2 = 10,3). З водними розчинами лугів утворює кислі й середні солі.

О н

мононатрієва сіль сечової кислоти

динатріева сіль сечової кислоти

Солі сечової кислоти називають уратами. Кислі урати, за винятком солей лі­тію, є малорозчинними у воді сполуками. При деяких захворюваннях, зокрема подагрі, вони відкладаються в суглобах, при нирковокам'яній хворобі — нако­пичуються в нирках у вигляді ниркових каменів. Основною складовою частиною ниркових каменів є мононатрієва сіль сечової кислоти.

У гідроксиформі сечова кислота вступає в реакції нуклеофільного заміщення, зокрема з POCl₃ утворює 2,6,8-трихлоропурин:

но

ОН

РОСІ,; І

2,6,8-трихлоропурин

Унаслідок високої рухливості атомів Хлору 2,6,8-трихлоропурин широко вико­ристовується в синтезі похідних пурину — аденіну, гуаніну, гіпоксантину, ксантину тощо. Активність атомів Хлору в різних положеннях пуринового ядра в реакціях ^дг неоднакова і зменшується в ряду 6 > 2 > 8.

Глава 32

гіпоксантин

н

ксантин

При нагріванні сечової кислоти з нітратною кислотою з наступним додаван­ням до реакційної суміші амоніаку з'являється пурпурно-фіолетове забарвлення, пов'язане з утворенням амонійної солі пурпурної кислоти, названої мурексидом. Реакція проходить у кілька стадій. Під дією нітратної кислоти сечова кислота окис-нюється з утворенням суміші алоксану та діалурової кислоти, які, реагуючи між собою, дають алоксантин, що перетворюється в надлишку амоніаку в мурексид.

ця реакція, що отримала назву «мурексидна реакція», використовується для якісного виявлення сечової кислоти та інших сполук, що містять пуринове ядро.

о

нж>,

о" >щ ^і>л - ;с=о

алоксан діалурова кислота

0 0 0 0

1 он 1 X ^ч.

НN >^0^Г НN кн₃

О

пурпурова кислота (кетоформа)

0 0 0 0

.^ X X ^г.

ИН₃ ^

О

н

пурпурова кислота (енольна форма)

мурексид; амоній пурпурат

П'яти- та ШеСтиЧЛеннІ ГетерОЦиКЛІЧнІ СПОЛУКи

Гіпоксантин (6-гідроксипурин) і ксантин (2,6-дигідроксипурин) за хімічними властивостями аналогічні сечовій кислоті. Вони існують у двох таутомерних фор­мах — лактамній і лактимній. Подібно до сечової кислоти, ці сполуки утворю­ють солі з лугами. Гіпоксантин і ксантин мають також слабко виражені основні властивості та утворюють солі із сильними мінеральними кислотами, тобто вони амфотерні.

ОН

СГ

хлороводнева сіль гіпоксантину

натрієва сіль гіпоксантину

Гіпоксантин і ксантин широко розповсюджені в рослинному та тваринному світі. Важливе значення у фармації мають N-метильні похідні ксантину — теофілін (1,3-диметилксантин), теобромін (3,7-диметилксантин) і кофеїн (1,3,7-триметил-ксантин).

СН,

ці природні речовини є алкалоїдами. Теофілін міститься в листках чаю, тео­бромін — у бобах какао, кофеїн — у листках чаю та зернах кави.

Теофілін, теобромін і кофеїн добувають із природної сировини або синтетич­но — шляхом метилювання ксантину. За фізичними властивостями вони — без­барвні кристалічні речовини, легкорозчинні в гарячій воді, погано — у холодній. Теофілін і теобромін є амфотерними сполуками. їх кислотні властивості зумовлені рухливістю атома Гідрогену в ІЧН-фрагменті молекул, основні — наявністю піри­динового атома Нітрогену N-9. Кофеїн виявляє тільки слабкі основні властивості, зумовлені наявністю атома Нітрогену в положенні 9. Теофілін і теобромін мають сечогінну дію, кофеїн впливає на центральну нервову систему.

амінопурини. Найважливіші амінопохідні пурину — аденін (6-амінопурин) і гуанін (2-аміно-6-гідроксипурин), що входять до складу нуклеїнових кислот як пуринові основи. Гуанін існує в двох таутомерних формах — лактамній і лактим­ній. Більш стійка лактамна форма, у вигляді якої гуаніновий фрагмент входить до складу нуклеїнових кислот.

он

аденін

гуанін

Глава 32

Аденін і гуанін — безбарвні кристалічні речовини, важкорозчинні у воді, добре розчиняються в лугах. Вони утворюються внаслідок гідролізу нуклеїнових кислот. В організмі аденін і гуанін піддаються дезамінуванню з утворенням гіпоксантину і ксантину, які згодом окиснюються в сечову кислоту.

У медичній практиці широко використовують лікарські препарати — похідні пурину.

соон

СН₃ СН₂СН(ОН)СН₂К(СН₃)(СН₂)₂ОН

ксантинол нікотинат;

компламін (засіб, який впливає на тонус кровоносних судин)

Ряд ефективних противірусних і протипухлинних препаратів утворений на основі нуклеозидів пурину (див. с. 687).

ПТЕРИДИН

Молекула птеридину (піразино[2,3-d]піримідин) — конденсо­вана гетероциклічна система, яка складається з піримідинового і піразинового циклів. Нумерацію атомів здійснюють, як показано на структурній формулі.

СПОСОБИ ДОБУВАННЯ

Похідні птеридину досить широко розповсюджені в природі. Уперше птериди-ни виділені 1895 року з пилку крил метеликів, що знайшло відображення в назві (грец. птеро — крило).

Синтетично птеридини частіше добувають конденсацією 4,5-діамінопіримідинів з 1,2-дикарбонільними сполуками.

іТ™²

о^

+ 2Н₂О

4,5-діамшопіримідин гліоксаль

птеридин

П'яти-та ШеСтиЧЛеннІ ГетерОЦиКЛІЧнІ СПОЛУКи

ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ

Птеридин — кристалічна речовина (т. пл. 137—138 °С) світло-жовтого кольору, добре розчиняється у воді, в етанолі, малорозчинна в діетиловому етері та бен-зені.

ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ

Птеридин — гетероароматична сполука. ядро птеридину стійке до дії окис-никш, виявляє основні властивості. Унаслідок електроноакцепторного впливу чотирьох атомів Нітрогену піридинового типу електронна густина на атомах Карбону значно зменшується і знижується ароматичний характер птеридинової системи.

Так, птеридин нестійкий до дії кислот і лугів, які залежно від умов виклика­ють розкриття піримідинового або піразинового циклів, але легше розщеплюється піримідинове кільце. Він не вступає в реакції електрофільного заміщення. Уве­дення електронодонорних замісників (—NH₂, —OH тощо) у молекулу птеридину збільшує електронну густину в ядрі і підвищує його стабільність. як слабка основа + = 4,12) птеридин протонується по атому Нітрогену в положенні 1.

с

^Н2°

ОН"

Для птеридинової системи характерні реакції алкілювання по атомах Ніт­рогену.

НАЙВАЖЛИВІШІ ПОХІДНІ ПТЕРИДИНУ

Фолієва кислота(вітамін В_с). Молекула фолієвої кислоти включає три струк­турні фрагменти — птеридинове ядро, залишки п-амінобензойної і L-глутамінової кислот.

фолієва кислота

Фолієва кислота вперше виділена 1938 року з екстракту печінки. У великій кількості міститься в листках шпинату, моркви та інших овочів. Назва кислоти пов'язана з виділенням її з листків шпинату (від лат.folium — лист). У людському організмі фолієва кислота не синтезується. Потреба організму в цьому вітаміні задовольняється за рахунок надходження з продуктами харчування і синтезу мікро­організмами кишечнику. Біологічна роль фолієвої кислоти пов'язана не з вільною

Глава 32

формою, а з частково відновленою птеридиновою похідною — 5,6,7,8-тетрагідро-фолієвою кислотою.

Фолієва кислота стимулює кровотворення, біосинтез нуклеїнових кислот, біл­ковий і вуглеводний обмін. Використовується в медичній практиці для лікування деяких форм анемії.

Фолієва кислота — це стимулятор росту мікроорганізмів. Бактеріостатична дія сульфаніламідних препаратів ґрунтується на порушенні біосинтезу фолієвої кис­лоти. Маючи структурну подібність до n-амінобензойної кислоти, сульфаніламіди зв'язуються з птеридиновим фрагментом замість n-амінобензойної кислоти. У ре­зультаті блокується наступна конденсація з глутаміновою кислотою і тим самим припиняється біосинтез фолієвої кислоти, що веде до загибелі мікроорганізмів.

я-амінобензойна кислота

сульфаніламід

Поиск по сайту: