Дипломы, курсовые, рефераты, контрольные...
Срочная помощь в учёбе

Синтез и реакционная способность комплексов шиффовых оснований дегидроаминокислот с ионами Со (III) и Ni (II)

Диссертация: Синтез и реакционная способность комплексов шиффовых оснований дегидроаминокислот с ионами Со (III) и Ni (II)
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

В литературном обзоре диссертации кратко рассмотрены основные закономерности действия этого класса ферментов и сформулированы те основные вопросы катализа, ответ на которые может быть получен в рамках настоящего исследования с использованием простых химических систем. Кроме того, на основании рассмотрения литературных данных делается выбор самих модельных химических систем, представляющих собой… Читать ещё >

Содержание

  • 1. Введение
  • 2. Литературный обзор
    • 2. 1. Основные закономерности действия пиридоксалевых ферментов, катализирующих реакции £-элиминирования и £-замещения
      • 2. 1. 1. Субстрат-ферментный комплекс пиридоксалевых ферментов
      • 2. 1. 2. Стереохимия действия £-элиминирующих ферментов
    • 2. 2. Системы, моделирующие действие р и ¿'-элиминирующих ферментов
    • 2. 3. Системы, моделирующие стереоэлектронные эффекты в пиридоксалевом катализе
  • 3. Постановка задачи и выбор объектов исследования
  • 4. Обсуждение результатов
    • 4. 1. Относительные скорости разрыва связей С^-Ср и СсС-Н треонинового фрагмента в комплексах Со (Ш) оснований Шиффа треонина и замещённых салициловых альдегидов
    • 4. 2. Синтез и установление строения диастереомеров, А и 4-бис-[и-салицилиден-(2 ?)-дегидроаминобутира-то] кобальтата (Ш) натрия
    • 4. 3. Кинетика и стереохимия р-элиминирования фрагмента (б)-0-ацетилтреонина в ионах, А и Л -бис-[к -салицшшден-С б)-О-ацетилтреонинато] кобальтата (Ш)
    • 4. 4. Присоединение к двойной связи дегидроаминомасля-ного фрагмента в Со (Ш) комплексах, шиффовых оснований салицилового альдегида и дегидроаминомасля-ной кислоты
    • 4. 5. Синтез энантиомерно чистых I" и Б Б -фенил- и з-бензилцистеинов
  • 5. Экспериментальная часть
  • 6. Выводы

Синтез и реакционная способность комплексов шиффовых оснований дегидроаминокислот с ионами Со (III) и Ni (II) (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Дегидроаминокислоты и их производные — важный класс природных соединений. Фрагменты дегидроаминокислот входят в состав некоторых антибиотиковобразование дегидроаминокислот в качестве промежуточных соединений постулируется во многих реакциях пири-доксалевого катализа. Через промежуточное образование шиффовых оснований дегидроаминокислот в природе осуществляется синтез триптофана, тирозина, треонина, цистеина.

Хиральное строение активного центра пиридоксалевых ферментов обеспечивает асимметрическое протекание этих реакций.

Очевидно, что реализация принципов пиридоксалевого катализа в химических системах позволила бы создать эффективные реагенты и катализаторы асимметрического синтеза аминокислот, основанные на способности нуклеофилов присоединяться к активированной двойной связи дегидроаминокислот в их основаниях Шиффа.

К сожалению, механизм действия пиридоксалевых ферментов хорошо изучен только на примере трансаминаз.

Пиридоксалевые ферменты, обеспечивающие-элиминирование и-замещение аминокислот, изучены в этом отношении сравнительно мало.

В литературном обзоре диссертации кратко рассмотрены основные закономерности действия этого класса ферментов и сформулированы те основные вопросы катализа, ответ на которые может быть получен в рамках настоящего исследования с использованием простых химических систем. Кроме того, на основании рассмотрения литературных данных делается выбор самих модельных химических систем, представляющих собой хиральные комплексы оснований Шиффа и ионов переходных металлов.

Исследование этих систем позволило разработать метод синтеза Бзамещенных цистеинов, позволяющий получить энантиомерно чистые аминокислоты Ъ или Б-конфигурации с использованием регенерируемого хирального реагента.

— 7.

2. ЛИТЕРАТУРНЫЙ. ОБЗОР.

б. ВЫВОДЫ.

1. Синтезированы и разделены диастереомерные комплексы, А и Абис-[я-7-метилсалицилиден-(8)-треонинато] кобальтата (Ш) натрия (А и, А -7-БМСТК). Строение и абсолютная конфигурация диасте-реомеров установлено физическими и химическими методами.

2. Изучена кинетика разрыва связей Сд-Ср и Сд-Н треониновоо, го фрагмента в комплексах Со0″ *- шиффовых оснований треонина и замещенных салициловых альдегидов.

3. Показано, что стереоэлектронный контроль относительных скоростей разрыва связей С#-Ср и С^-Н аминокислотного фрагмента, возникающий при жесткой ориентации разрывающихся связей относительно ЗГ-системы шиффова основания, гораздо более эффективен по сравнению со стерическим затруднением подхода основания к той или другой уходящей группе в изученной системе.

4. Показано, что О-ацетилпроизводные комплексов Л и Лбис-[исалицилиден-(Б)-треонинатс^ кобальтата (Ш) натрия легко отщепляют уксусную кислоту под действием оснований в воде, давая диастереомерные комплексы ъ и Е-дегидроаминомасляной кислоты, строение которых было установлено физическими и химическими методами.

5. Изучена кинетика и механизм-элиминирования остатка уко, сусной кислоты в комплексах Со° оснований Шиффа (в)-О-Ацетилтре-онина и замещенных салициловых альдегидов в воде под действием оснований. Показано, что лимитирующей скорость процесса стадией является отрыв 0£-протона аминокислотного фрагмента и элиминирование описывается закономерностями (Е1сВ)^ механизма.

6. Показано, что стереохимия элиминирования (вуп, ап-Ы) зависит от структуры основания, катализирующего процесс. Для нейтрального основания ДАБКО превалирует зупэлиминирование, для отрицательно заряженного основания карбонат иона превалирует anti-элиминирование.

7. Изучены присоединение к двойной связи фрагмента дегидро-аминомасляной кислоты в комплексах Со (Ш) шиффовых оснований салицилового альдегида и дегидроаминомасляной кислоты. Показано, что легко происходит присоединение тиофенола, нитрометана, нитроуксус-ного и малонового эфира к двойной связи ос-аминокротонового фрагмента в ацетонитриле под действием ДАБКО. Не присоединяются в этих условиях фенол, индол, а также 0,1 н HCl и НВг.

8. Получены и охарактеризованы диастереомерные комплексы М (П) шиффовых оснований (s) -2-К-(ж,-бензилпролил)аминоацетофено-на и (S) и (iO-0-ацетилсерина.

9. Обработкой этих комплексов в ацетонитриле основанием впервые получен комплекс шиффовых оснований дегидроаланина с ионами переходных металлов.

10. Присоединением тиофенола и бензилмеркаптана к двойной связи дегидроаланинового фрагмента pS)-BIM?-.4 -Ала/ Ш (Ш в ацетонитриле в присутствии пиридина или KgCO^ в межфазных условиях были получены диастереомерные комплексы Ui (П) шиффовых оснований (Sбензилпролил)аминоацетофенона и Ъ и D s-фенили.

Sбензилцистеина, из которых были выделены s-фенил-Ьгцистеин, Sфенил-©- -цистеин, sбензил-Ь-цистеин и S-бензил-Б-цистеин с энантиомерной чистотой больше 99%.

Показать весь текст

Список литературы

  1. anov V.I., Karpeisky M.Ya. Dynamic three-dimensional model for enzymic transamination. — In: Advances in Enzymology./ Ed. F.F.Nord. — New York, London, Sudney, Toronto: Interscience Publisher, 1969, — v. 32, p. 21−54.
  2. Braunstein A.E. Amino group transfer. In: The Enzymes. /Ed. P.D.Boyer. — New York, London: Acad. Press, 3d Ed., 1973. -v.9, p. 379−481.
  3. Braunstein A.E. Pyridoxal phosphate. In: The Enzymes. /Ed. P.D.Boyer, H. Lardy, K.Myrback. — New York: Acad. Press, 2nd Ed., 1960. — v. 2, p. 113−185.ч
  4. Davis L., Metzler D .E. Pyridoxal-linked elimination and replacement reactions. In: The Enzymes. /Ed. P.D.Boyer. — New York: Acad. Press, 3rd Ed., 1972. — v.7, p. 33−74.
  5. Flavin M., Slaughter C. Enzymic reactions of enamines with N-ethylmaleimide. J. Biol. Chem., 1969, v. 244, № 6, p. 14 341 444.
  6. Morino Y. Enzymic function of pyridoxal 5' -phosphate and structure of the active site of Pyridoxal enzymes. Vitamins, 1978, v. 52, № 3, p. 105−117.
  7. Snell E.E. Non-enzymatic reactions of pyridoxal and their significance. Ins Chemical and Biological Aspects of Pyridoxal
  8. Catalysis. /Ed. E .E .Snell, P.M.Fasella, A .E .Braunstein, A.Rossil. FanellaLa.-Oxford* Pergamon Press, 1963, p. 1−11.
  9. Pasini A., Casella L. Some aspects of the reactivity of amino acid coordinated to metal ions. J. Inorg. Nucl. Chem., 1974, v. 36, № 10, p. 2133−2144.
  10. Phipps D.A. Coordination catalysis: the activation of coordinated amino acids and related ligands. A review. J. Molec. С at al., 1979, v. 5, № 2, p. 81−107.
  11. P.X. Комплексы витамина Bg. В кн.: Неорганическая биохимия./ Под ред. Г. Эйхгорна. — М.: Мщ>, 1878. Т. 2, с.599−635.
  12. Dunatan Н.С. Sterochemical aspects of pyridoxal phosphate catalysis. Adv. Enzymol., 1971, v. 35, p. 79−134.
  13. Corey E.J., SneenR.A. Stereoelectronic control in eno-lization-ketonization reactions. J. Am. Chem. Soc., 1956, v.78, № 24, p. 6269−6278.
  14. Fraser R.R., Champagne P.J. Stereoelectronic control in the base-catalyzed H-D exchange reaction of twistan-4-one.
  15. J. Am. Chem. Soc., 1978, v. 100, 2, p. 657−658.
  16. Cheung Y.-F., Walsh C. Stereospecific synthesis of isojtopically labeled serine at carbon 3 and stereochemical analysis of D-serine dehydrase reaction. J.Am.Chem. Soc*, 1976, v. 98, № 11, p. 3397−3398.
  17. Floss H.G., Schleicher E., Potts R. Stereochemistry of the formation of cystein by O-acetylserine sulfhydrase. J. Biol. Chem., 1976, v. 251, № 18, p. 5478−5482.
  18. Vederas J.C., Floss H.G. Stегоchemistry of pyridoxal phosphate catalyzed enzyme reactions. -Acc.Chem.Res., 1980, v. 13, p. 455−463.
  19. Dunathan H .C ., Voet J .G. Stereochemical evidence for the evolution of pyridoxal-phosphate enzymes of various function from a common ancestor. Proc. Nat.Acad. Sci. USA, 1974, v.71, № 10, p. 3888−3891.
  20. Tsai M.-D., Schleicher E., Potts R., Skye G.E., Floss H.G. Stereochemistry and mechanism of reaction catalyzed by tryptophan synthetase and its jB2 subunit. J. Biol. Chem., 1978, v. 253,15, p. 5344−5349.
  21. Chang M.N.T., Walsh C .T. Stereochemical analysis of? f -replacement and ^"-elimination processes catalyzed by a pyridoxal phosphate dependent enzymes. J. Am. Che • Soc., 1981, v. 103,16, p. 4921−4927.
  22. Adams E. Amino acid racemases and epimerases. Ins The Snzymes. /Ed. P. D^Boyer. — New York: Acad. Press, 3rd Ed., 1972.-
  23. S ., Floss H.G., Kumagai H., Yamada H., Esaki H., Soda K., ?/asserman S., Walsh C, Mechanism of pyridoxal phosphate-dependent enzymatic amino-acid racemization. J. Chem. Soc., Ghem. Commun, 1983, № 2, p. 282−283.
  24. Metzler C.M., Cahill A., Metzler D.E. Equilibria and absorption spectra of schiff bases. J. Am. Chem. Soc, 1980, v. 102, № 19, p. 6075−6082.
  25. BartschR.A., Zavada J. Stereochemical and base species dichotomies in olefin-forming E2 eliminations. Chem. Rev., 1980, v. 80, № 6, p. 453−494.
  26. Metzler D.E., Longenecker J.B., Snell E .E. The reversible catalytic cleavage of hydroxyamino acids by pyridoxal and metal salts. J. Am. Ghem. Soc., 1954, v. 76, № 3, p. 639−644.
  27. Metzler D.E., Ikawa M., Snell E.E. A general mechanism for vitamin Bg-catalyzed reactions. J. Am. Ghem. Soc., 1954, v. 76, № 3, p. 648−652.
  28. Longenecker J.B., Snell E.E. The comparative activities at metal ions in promoting pyridoxal-catalyzed reactions of amino acids. J. Am. Chem. Soc., 1957, v.79, № 1, p. 142−145.
  29. Murakami Y., Kondo H., Martell A.E. Catalysis of the elimination of 0-phosphothreonine by pyridoxal and metal ions. -J. Am. Ghem. Soc., 1973, v. 95, № 21, p. 7138−7145.
  30. Martell A.E., LandohrM.F. Metal ion- and pyridoxal-cata-lyzed transamination and dephosphonylation of 2-amino-3-phosphono-propionic acid. A new phosphonatase model. J. Chem. Soc., Chem.3ommun., 1977, № 10, p. 342−344.
  31. Murakami Y., Kondo H. Micellar and metal ion catalysisгin the pytidoxal-promoted 0C, j3-elimination of S-phe#ylcysteine. Bull. Chem. Soc. Jpn., 1975, v. 48, № 2, p. 541−545.
  32. Auld D.S., Bruice Т.О. Catalytic reactions involving azomethines. IX. General base catalysis of the transamination of 3-hydropyridine-4-aldehyde by alanine. J. Am.Chem. Soc., 1967, v. 89, № 9, p. 2098−2100.
  33. Kondo H., Morita K., Kitamikado Т., Sunamoto J. Pyrido-xal methochloride catalysis of the J5-elimination reaction of methyl 3-chloroalaninate in water. Bull. Chem. Soc. Jpn., 1984, v. 57, № 4, p. 1031−1034.
  34. Metzler D.E., Longenecker J .B ., Snell E .E. The reversible catalytic cleavage of hydroxyamino acids by pyridoxal and metal salts. J. Am. Chem. Soc., 1954, v. 76, № 3, p. 639−644.
  35. E.H., Martell A.E. ^-Proton exchange in OL-amino- and Ct-oxo-acidss A new metal chelate-catalyzed reaction. -J. Chem. Soc., Chem. Commun, 1968, № 23, p. 1501−1503.
  36. Marcello J.A., Martell A.E., Abbott E.H. A novel threonine aldolase model. J. Chem. Soc., Chem. Commun., 1975, № 1, p.16−17.
  37. Marcello J.A., Martell A.E. Kinetics of the pyridoxal-catalyzed dealdolation and J3-elimination of some aromatic P-hydroxy CC-amino acids. J. Am. Chem. Soc., 1982, v. 104, № 12, p. 3441−3447.
  38. Peptide. XXVII. Uber Dehydroaminosauren, XIV. Вiochimetische Versuche zur Gysteinbildung. Addition von SH-Verbundungen an Dehydro-aminosauren. Chem. Ber., 1978, B. 111, № 3, S. 1058−1076.
  39. Schmidt U., Prantz E. Activation of double bonds in de-lydro amino acids* A model for pyridoxal-containing enzymes in? limination-addition reactions. Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 977, v. 16, № 5, p. 328.
  40. Snow J.T., Finley J.W., Friedman M. Relative reactivities of sulfhydryl group with N-acetyl dehydroalanine and N-acetyl dehydroalanine methyl ester. Int. J. Pept. Protein Res., 1976, v. 8, № 1, p. 57−64.
  41. Schmidt U., Oler E. Optical induction during biomimetic formation of cystein. Angew. Ghem* Xnt. Ed. Engl., 1976, v. 15, № 1, p. 42.
  42. Tenenbaum S .17., Witherup T.H., Abbott E.H. Selectivity in vitamin B-6 model reactions? Selective oi or -deuteration of amino acids under transformation or racemization conditions. -Biochem. Biophys. Acta, 1974, v. 362, p. 308−315.
  43. Karube Y., Matsushima Y. A model for an intermediate in pyridoxal catalyzed y-elimination and %-replacement reactions of amino acids. J. Am. Chem. Soc., 1977, v. 99, № 22, p.7356−7358.
  44. Fischer J.R., Abbott E .H. Differential reactivity of the (X-methylene protons of bis (pyridoxylidine-glucinato) cobalt (III) -inference for vitamin Bg catalyzed reactions. J. Am.Chem.Soc., 1979, v. 101, № 10, p. 2781−2782.
  45. Faleev, Belokon' Yu.N., Belikov V .M., Mel’nikova L .M. Oxidative deamination of the alanine ligand by air oxygen in8tereоchemically inert bis-(N-salicylidenealaninato) cobaltate (III) complexes. J. Chem. Soc., Chem. Commun, 1975, № 2, p. 85−86.
  46. G .N., 0'Connor M .J ., HolmR.H. Preparation, properties and racemization kinetics of Copper (II)-Schiff base-amino-acid complexes related to vitamin Bg catalysis. Inorg. Chem., 1970, ve 9, № 9, p.2104−2112.
  47. Aoki K., Yamazaki H. X-Ray crystal structures of the nickel (II) and copper (II) complexes of 0-phospho-D, L-threonine-pyridoxal Schiff base. J. Chem. Soc., Chem. Commun., 1980, № 9,p. 363−365.
  48. Casella L., Gullotti M., Pacchioni G. Coordination modes of histidine. 3. Stereochemistry of copper (II) complexes related to pyridoxal catalysis. J. Am. Chem. Soc., 1982, v. 104, № 10, p. 2386−2396.
  49. Thibblin A., Jencks W .P. Unstable carbanions. General acid catalysis of the cleavage of 1-phenylcyclopropanol and 1-phe-nyl-2-arylcyclopropanol anions. J. Am. Chem. Soc., 1979, v. 101, P 17, p. 4963−4973.
  50. Brown A.G., Smale Т.О. Assignment of the stereochemistry of o?.-benzamido- and o (-phtalimido-crotonates using nuclear magnetic resonance spectrosopy. J. Chem. Soc., Chem. Commun., 1969, № 24, p. 1489−1490.
  51. Nitz Th. J ., Holt E Л., Rubin В., Stammer С.H. N- (carboEbenzyl) оxyj Д -phenylalanine ethyl ester. — J.Org.Chem., 1981, v. 46, № 13, p. 2667−2671 .13
  52. Prokof1 ev E.P., Karpeiskaya E.I. The proton coupled С Ш direct determination of Z, E-configuration of 4-benzyliden-2-phenyl (methyl) Д -oxazolin-5-ones and products of their solvo-lysis. — Tetrahedron Lett., 1977, № 8, p.737−740.
  53. В.й., Бабиевский К. К., Федин Э. И. Определение конфигурации нитроолефинов методом спектроскопии ПМР. Изв. АН СССР, сер. хим., 1979, J6 3, с. 647−650.
  54. Saunders W.H., Cockerill А.Р.Jr. Mechanisms of elimination reaction. N.Y.i Wiley Interscience, 1973, Chapter 1.
  55. Cockerill A J1., Harrisson P.G. In? The Chemistry of Double-Bonded Groups, Part 1 /Ed. S.Patai. — New York: Wiley Interscience, 1977, p. 155−189.
  56. M.A., Юфит С. С., Кучеров В. Ф. Механизм реакции -элиминирования. Усп. химии, 1979, т.47, W 2, с. 235−259.
  57. Keeffe J., JencksW. Large, inverse solvent isotope effects: A simple test for the E1cB mechanism. J. Amer. Chem. Soc., 1981, v. 103, № 9, p. 2457−2459.
  58. Ф., Форд P. Спутник химика. M.: Мир, 1976. -172−173 с.
  59. Mohrig J.R., Schultz S .С., Morin G. Syn and anti stereo-shemistry in elimination reactions producting acyclic conjugated -hioesters. J. Amer. Chem. Soc., 1983, v. 105, № 15, p. 5150-?151 .
  60. ., Пюльман А. Квантовая биохимия. М.: Мир, 1965. — 495−516 с.
  61. И.В., Мартинек К. Основы физической химии ферментативного катализа. М.: Высшая школа, 1977. — 34−70 с.
  62. Aberhart J., Tann Ch. Stereochemistry of the conversion of methacrylate to j3-hydroxyisobutyrate in Pseudomonas putida. -J. Chem. Soe., Perkin Trans I, 1979, № 4, p. 939−942.
  63. Sedgwick В., Morris C., French S.J. Stereochemical course of dehydration catalysed by the yeast Patty acid synthetase.
  64. J. Chem. Soc., Chem. Commun, 1978, № 5, p. 193−194.
  65. М.Б., Витт C.B., Никитина С. Б., Пасконова Е. А., Беликов В. М. Газохроматографическое определение энантиомерного состава смеси аминокислот.
  66. Изв.АН СССР, Се р. хим., 1974, № 3,676.682.
  67. Greenstein J.P., Birnbaum S.M., Otey M.C. Optical and enzymatic characterization of amino acids.- J. Biol. Chem., 1953, v. 204, N2 I, p. 307−320.
  68. Wynne-Jones W.F.K. The electrolytic dissociation of heavy water. Trans. Far. Soc., 1936, v. 32, p. 139T-1402.
  69. Glasol P.K., LongF.A. Use of glass electrodes to measure acidities in deuterium oxide. J. Phys. Chem., 1960, v. 64, № 1, p. 188−190.
  70. Walter!., Ramaley L. Purification of acetonitrile. -Analyt. Chem., 19T3, v. 45, № 1, p. 165−168.
  71. Bates H.H., Mullaly J.M., Hartley H. The estimation of acetone in methyl alcohol and the purification of methyl alcohol by sodium hypoiodate. J. Chem. Soc., 1923, v. 123, p. 401−406.
  72. Вайсбергер А, Проскауер Э., Рвддик Дж., Тупс Э. Органические растворители. М.: ИЛ, 1958, — 431 с.
  73. Tiemann F., Schotten С, Uber die Mittelst der Chloroformreaktion aus den drei Isomeren Kresolen Darstellbaren Oxytoluyl-aldehyde und die zugehorigen 0xytоluylsauren. -Ber., 18T8, Ig.11, Bd. I, S. T6T.
  74. Bauer H., Drinkard W. A general synthesis of cobalt (lll) complexes: A new intermediate, Na^ CoCCO^)^ .HgO. J. Amer. Chem. Soc., 1960, v. 82, № 19, p. 5031−5032.
  75. Linnet M. pH measurment in theory and practice. Copenhagen, 19T0, p. 161.
  76. Burrows R., Bailar J. Iron (III) and cobalt (III) complexes of some N-salicylideneamino acids. J. Amer. Chem. Soc., 1966, v. 88, № 18, p. 4150−4156.
  77. Nakaparksin 3., Birrell P., Gil-Av P., Oro J. Gas chromatography with optically active stationary phases* Resolution of amino acids. J. Chroraatogr. Sci., 1970, v. 8, p, 177−182.
  78. А.И. Элементарные оценки измерений. JI.: Наука, 1968. — 64−68 с.
  79. В. Катализ в химии и энзимологии. М.: Мир, 1972. — 420−422 с.
Заполнить форму текущей работой

Заказал и сдал!