Гетероциклические соединения

 

Нуклеозиды – фрагмент РНК, ДНК, состоящий из пуринового (пиримидинового) основания и соответствующей пентозы, относятся к N-гликозидам.

 

Рибонуклеозиды (названия):  уридин   (U)

                                                     цитидин  (C)

                                                     аденозин (A)

                                                     гуанозин (G)

Общая формула

 

                               

 

 

Пример -  уридин (U) 

 

 

 

 

2/- Дезоксирибонуклеозиды   (названия): 2/- дезокситимидин (dT)

                                                    2/- дезоксицитидин  (dC)

                                                     2/- дезоксиаденозин (dA)

                                                      2/- дезоксигуанозин  (dG)

 

 

 

Общая формула 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример - 2/- дезоксиаденозин (dA)

 

                                                                                       

                                                                                                              

                                                                 

          

Нуклеотиды – это фосфаты нуклеозидов. В состав НК входят 3/ и 5/-монофосфаты.

Для обозначения фосфатов вводится малая латинская буква – р. Для 5/-фосфатов “р” ставится до буквы, обозначающей нуклеозид. Для  3/-фосфатов  “р” ставится после буквы, обозначающей нуклеозид.

 

Рибонуклеотиды

 

1. Рибонуклеозид-5/-монофосфат

 

Общая формула

 

 

 

                                                             

 Пример - цитозин-5¢-монофосфат (рС)

 

 

 

По аналогии: уридин-5/-монофосфат (pU)

                       аденозин-5/-монофосфат (pA)

                       гуанозин-5/-монофосфат (pG)

 

2. Рибонуклеозид-3/-монофосфат

 

Общая формула

 

 

 

По аналогии с описанным выше: цитидин-3/-монофосфат (Cp)

                                                          уридин-3/-монофосфат (Up)

                                                          аденозин-3/-монофосфат (Ap)

                                                          гуанозин-3/-монофосфат (Gp)

 

2 ́-Дезоксирибонуклеотиды

 

1. 2 ́-Дезоксирибонуклеозид-5/-монофосфат

 

Общая формула

                                                                                     

 

 

   2/-дезокситимидин-5/-монофосфат (pdT)                                

   2/-дезоксицитидин-5/-монофосфат (pdC)

   2/-дезоксиаденозин-5/-монофосфат (pdA)              

   2/-дезоксигуанозин-5/-монофосфат (pdG)

 

      

 

2. 2 ́-Дезоксирибонуклеозид-3/-монофосфат

 

Общая формула

                                                                                     

 

               

  2/-дезокситимидин-3/-монофосфат (dTp)

  2/-дезоксицитидин-3/-монофосфат (dCp)

  2/-дезоксиаденозин-3/-монофосфат (dAp)

  2/-дезоксигуанозин-3/-монофосфат (dGp)

 

 

 

Нуклеозидциклофосфаты – один из продуктов гидролиза РНК.

 

 

 

 

 

Нуклеозидполифосфаты

 

НАД (NAD) – никотинамидаденозиндифосфат. Кофермент участвуюет в окислительно-восстановительных реакциях при метаболизме, при этом происходит присоединение гидрид-аниона по 4-му положению пиридинового фрагмента молдекулы.

 

 

 

 

 

АТФ  (ATP) –аденозинтрифосфат (фосфолирирующий агент).

 

 

 

С помощью АТФ происходит фосфолирирование фрагмента рибозы, при этом АТФ превращается в дифосфат.

 

 

Первичная структура нуклеиновых кислот

 

 

Фрагмент молекулы РНК

 

                    

 

 

 

 

Фрагмент молекулы ДНК   

 

 

 

Цепи НК образуют спирали (виток ~ 10 нуклеотидов). Спирали ДНК – двойные, в них всегда соблюдается комплементарность (соответствие) нуклеотидных оснований – А-Т; Г-Ц. Основания направлены внутрь спиралей и сшивают двойную спираль с помощью водородных связей.

 

Некоторые лекарственные средства на основе пуриновых и пиримидиновых оснований

 

Азидотимидин, 3/-азидо-2/,3/-дидезокситимидин

 

 

Азидотимидин - ингибитор обратной транскриптазы, нарушает синтез ДНК на основе РНК в ретровирусах, аналогичных вирусу СПИДа. Азидотимидин - один из первых препаратов, использованных для лечения этого заболевания.

         

 

 

 

Фторурацил, 5-фторурацил

 

 

Нарушает синтез НК (лечение СПИДа), проявляет противораковую активность.

 

 

 

Понятие об алкалоидах

 

Алкалоиды – азотсодержащие органические основания (вторичные и третичные амины) природного происхождения, содержащиеся в растениях в виде солей органических кислот.

 

Номенклатура

 

По типу углеродного скелета, включающего атом азота, различают алкалоиды пиридинового, хинолинового, изохинолинового, изохинолинфенантренового, тропанового и других рядов.

Далее  приводятся структурные формулы некоторых алкалоидов, преимущественно использующихся в медицине (хинин, морфин, папаверин).

 

Алкалоиды группы хинолина, изохинолина, изохинолинфенантрена

 

Хинин

 (6-метокси-4-хинолинил)(5-винил-1-азабицикло[2.2.2]окт-2-ил)метанол

 

 

Содержится в коре хинного дерева. В чистом виде - белое кристаллическое вещество, избирательно действующее на малярийных плазмодий, используется при лечении малярии.

 

Папаверин

6,7-диметокси-1-(3′,4′-диметоксибензил)изохинолин

 

 

Папаверин  содержится в снотворном маке, выделяют из опия (высохшего на воздухе млечного сока несозревших плодов снотворного мака, содержание 0,5-1%). Папаверин понижает тонус и расслабляет гладкую мускулатуру. Применяют в медицине в качестве спазмолитика и регулятора артериального давления. Папаверин входит в состав препарата папазол (совместно с дибазолом), снижающего артериальное давление.

 

Морфин

7,8-дегидро-4,5-эпокси-17-метилморфинан-3,6-диол

 

 

Выделен из опия, где его содержание колеблется от 10-20%. Морфин встречается в небольших количествах примерно в 50 видах растений. Морфин относится к наркотическим анальгетикам, обладает противишоковым и снотворным действием. К морфину развивается привыкание, при передозировке происходит угнетение дыхательного центра вплоть до летального исхода.

При обработке морфина уксусным ангидридом происходит ацетилирование обеих гидроксильных групп, полученное соединение называется героином (полусинтетический наркотик).

 

Кодеин

7,8-дегидро-4,5-эпокси-3-метокси-17-метилморфинан-6-ол

 

 

Выделен из опиумного мака, подавляет возбудимость кашлевого центра. Как и морфин является наркотиком, но более слабым.

 

 

Алкалоиды группы пиридина

 

Никотин

3-(1-метил-2-пирролидинил)пиридин

 

 

 

Никотин является бесцветным маслом, хорошо растворимым в воде. Содержится в табаке,  ежовнике. Относится к ядам растений. Никотин возбуждает центральную нервную систему, стимулирует работу желез внутренней секреции, сокращает кровеносные сосуды.

 

 

 

 

 

 

Анабазин

3-(2-пиперидинил)пиридин

 

 

Анабазин бесцветное масло, хорошо растворимое в воде. Содержится в табаке и ежовнике. По своему действию на человека подобен никотину. Гидрохлорид анабазина используется в качестве лекарственного средства, облегчающее отвыкание от табакокурения (анабазин гидрохлорид).

 

Кониин

2-н-пропилпиперидин

 

 

Содержится в цекуте, является парализующем ядом. Кониин - первый алкалоид, полученный синтетически.

 

 

Алкалоиды группы тропана

 

 

 

 

Атропин

8-метил-8-азабицикло[3.2.1]окт-3-ил тропат

 

Атропин содержится в виде рацемата в красавке (Atropa belladonna, отсюда название атропин), дурмане, белене. В офтальмологии используется сульфат атропина в качестве спазмолитика. Атропин применяют также в качестве антидота при отравлении никотином, наркотиками, снотворным.

 

Кокаин

метил 3-(бензоилокси)-8-метил-8-азабицикло[3.2.1]октан-2-карбоксилат

 

 

 

 

Кокаин содержится в листьях коки. Алкалоид парализует перефирическую нервную систему, являясь сильным анестетиком. Проявляет свойства наркотика и к нему развивается привыкание.

 

 

 

 

Контрольные вопросы к главе «ГЕТЕРОЦИКЛЫ».

 

1. Напишите  структурные формулы: а) a-метилфурана; б) 2-бром-4-метилфурана; в) фурфурола; г) 5-нитрофурфурола; д) N-метилпиррола; е) 2-карбоксипиррола; ж) a-тиофенсульфокислоты; з) a-ацетилтиофена; и) бензо[b]фурана; к) бензо[b]тиофена; л) индола.

2. Напишите  структурные формулы: а) хлористого  пиридиния; б) N-оксида пиридина; в) 5-нитроникотиновой кислоты; г) 2-аминопиридина; д) g-пиридона; е) 2-метилхинолина; ж) 8-гидроксихинолина; з) 5-нитроизохинолина.

3. Назовите следующие соединения:

 

 

4. Назовите следующие соединения:

 

 

5. Приведите  реакции частичного и полного  гидрирования фурана, пиррола и  тиофена. Назовите полученные соединеия, охарактеризуйте их свойства. Сравните отношение к действию кислот фурана, пиррола и продуктов полного гидрирования этих соединений. Почему фуран и пиррол проявляют ацидофобность (неустойчивость к кислотам)?

6. Напишите реакции: а) нитрования пиррола; б) сульфирования пиррола; в) бромирования пиррола; г) сульфирования фурана; д) ацетилирования тиофена. Действием каких реагентов и в каких условиях можно провести эти реакции?

7. Напишите реакции пиридина со следующими соединениями: а) соляной кислотой; б) серной кислотой при комнатной температуре: в) иодистым метилом; г) триоксидом серы. Назовите полученные соединения.

8. Напишите схему каталитического гидрирования пиридина. Сравните пиридин и пиперидин по основности, отношению к иодистому метилу, уксусному ангидриду, азотистой кислоте. Приведите реакции.

9. С какими из приведенных ниже соединений реагирует пиридин? Приведите схемы возможных реакций: а) HBr; б) Н2SO4, 0°C; в) Н2SO4, SO3, 350°C; г) Н2SO4, НNO3, 300°C; д) Br2, 350°C; е) KMnO4, H2O; ж) СН3СООН; з) С2Н5Вr; и) (CH3CO)2O; к) KOH, H2O; л) КОН (т), t; м) NaNH2, NH3 (ж), 130°C.

10. Охарактеризуйте химические свойства хинолина: основность, отношение к нуклеофильным и электрофильным реагентам. Напишите реакции хинолина со следующими соединениями: а) соляной и серной кислотами на холоду; б) иодистым метилом; в) нитрующей смесью; г) амидом натрия. Назовите полученные соединения. Приведите механизм реакций (в) и (г). В какое положение вступают замещающие группы и почему?

11. Напишите все стадии синтеза амидопирина, анальгина и бутадиона исходя из ацетоуксусного эфира.

12. Почему пиридин, пиперидин, пирролидин, пиразол, имидазол, хинолин и изохинолин обладают свойствами оснований? Напишите реакции этих соединений с соляной и уксусной кислотами.

13.  Сравните свойства пиридина, пиперидина и пирролидина как циклических аминов. С помощью какой реакции их можно различить?

14. Получите изомерные пиридинкарбоновые кислоты из соответствующих пиколинов. Для никотиновой кислоты напишите реакции со следующими реагентами: а) HBr; б) KOH; в) NH3, t; г) (C2H5)2NH, t; д) C2H5OH/H+; е) CH3I.

15.  Приведите формулы пиримидиновых и пуриновых оснований, входящих в состав ДНК и РНК в виде соответствующих таутомерных форм. Сравните строение рибонуклеозида и рибонуклеотида (на примере урацила), укажите принципиальное отличие в структуре, определите к какому классу производных относятся нуклеозиды и нуклеотиды. Чем отличаются рибонуклеозиды и 2 -дезоксирибонуклеозиды, приведите примеры?