Пурины. Строение пурина

1.

Химия
гетероциклических
соединений
ЛЕКЦИЯ 9
Пурины

2.

Строение пурина
N
N
N
N
Пурином называется гетероциклическая система, состоящая
из аннелированных пиримидинового и имидазольного колец.
N
N
p-дефицитная ароматическая система
N
N
H
пурин (9Н-имидазо[4,5-d]пиримидин)
6
1
прототропная таутомерия
5
N
N
H
N
7
N
8
2
N
3
4
N9
H
9Н-пурин
N
N
7Н-пурин
2

3.

Синтеза пуринов по Траубе
Пурин синтезируют циклизацией 4,5-диаминопиримидина, с формамидом
NH2
N
N
NH2CHO
NH2
N
O
O
N
H
N
H
O
NH2
HN
N
N
NH2CHO
NH2
N
HN
O
N
H
N
H
2,6-дигидрокси4,5-диаминопиримидин
O
R
O
O
NO
N
N
R'
Zn, HCO2H
NH2
4-амино-5-нитрозо-производное
2,6-дигидроксипиримидина
R
O
N
N
R'
H
N
O
NH2
O
циклизация
-HOH
R
O
N
N
N
R'
N
H
3

4.

Синтез 8-замещенных пуринов с использованием ацилирующих агентов
O
NH2
NH2
N
H2N
N
NH2
Ar
H
N
N
Cl
NH2
H2N
N
NH2
POCl3
C(O)Ar
H2N
NH2
N
N
Ar
N
N
H
Синтез из мочевой кислоты
O
H
N
HN
O
мочевая кислота
OH
N
O
N
H
N
H
HO
(выделяют из птичьего помета)
PCl3
N
OH
N
N
H
Cl
N
N
Cl
HI
Cl
N
N
H
N
N
N
N
H
4

5.

Химические свойства пуринов
Алкилирование
N
N
N
CH3I
N
H
избыток
N
N
N
N
N
CH3
CH3
N IN
CH3
N
N
N
CH3I
+
7,9-диметилпуриний йодид
BrCH2Ph
N
Tl
N
N
N
N
CH2Ph
N
При наличии объемного заместителя в положении 6
алкилирование идет преимущественно по положению 9, а не 7.
O
Ацилирование
H3C
O
OC(O)CH3
H3C
N
N
N
N
H
O
- CH3COOH
N
N
+
N
N
N
N
N
N
OC(O)CH3
5

6.

Электрофильное замещение по атомам углерода характерно только
для производных пурина с активирующими заместителями
и идет всегда по положению 8
O
N
HN
HNO3, AcOH
O
N
H
N
H
+ N Ar
2
O
N
HN
O
N=N-Ar
N
H
O
N
N
H
N
H
O
O
HN
N
H
N
H
N
HN
O
O
NO2
N
Me
Br2, AcOH
N
HN
O
Br
N
H
N
Me
6

7.

Реакции нуклеофильного замещения в трихлорпурине
OH
OH
KOH
Cl
Cl
N
N
H
N
NH3
N
H
HI
трихлорпурин
N
N
Cl
N
Cl
гипоксантин
NH2
N
N
N
H
N
NH2
N
N
N
N
Cl
Cl
Cl
HI
N
N
N
H
N
N
H
аденин
Гидродехлорирование
атомов хлора, сохранившихся
в молекуле после реакции
с нуклеофилом
Нуклеофильная подвижность
атомов хлора в трихлорпурине
изменяется в ряду 6 > 2 > 8,
легче всего протекает замещение хлора в положении 6
Cl
N
Cl
OC2H5
C2H5ONa
N
Cl
N
N
H
N
N
Cl
Cl
N
N
H
7

8.

Реакции 6-окси-2,8-дихлорпурина
в несколько
более жестких
условиях
OH
N
N
OH
N
N
Cl
NH3
Cl
N
HI
Cl
N
H2N
OH
N
H
EtONa
гуанин
OH
OH
6-окси-2,8-дихлорпурин
N
N
EtO
N
H
N
H2N
6-окси-2-амино-8-хлорпурин
N
H
N
N
HI
N
N
Cl
N
N
H
HO
N
N
H
ксантин
8

9.

Биологически важные производные пурина
O
H3C
N
N
N
O
CH3
Наряду с выделением кофеина из чайного листа,
его синтезируют в промышленном масштабе
N
CH3
Кофеин
Азотистые основания
6
1
2
NH2
5
N
OH
7
N
8
N
3
4
N
H
9
аденин (6-аминопурин)
N
N
H2N
N
N
H
гуанин
9

10.

Нуклеиновые кислоты
Нуклеопротеины
Белок
Нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК)
Аминокислоты
Мононуклеотиды
Нуклеозиды
H3PO4
Нуклеиновые основания
Пиримидиновые
Цитозин
Пуриновые
Урацил
Тимин
Пентозы
Аденин
Рибоза
Дезоксирибоза
Гуанин
10

11.

Таутомерные превращения азотистых оснований
O
OH
N
N
H2N
N
H
N
HO
Пентозы
O
HO
N
HN
H2N
HO
OH
O
OH
N
OH
OH
-D-рибоза
-D-2-дезоксирибоза
NH2
Нуклеозиды
N
HO
N
O
HO
N
H
O
N
N
N
OH
аденозин (А)
HO
O
HO
N
NH
N
NH2
OH
гуанозин (Г)
11

12.

Рибонуклеотиды:
NH2
OH
N
N
N
HOH2C
N
O
H H
H
N
N
O
H H
H H
OH
N
HOH2C
O
гуанозин-монофосфат
(ГМФ)
NH2
N
N
H
H
O OH
HO P O
OH
H
O OH
HO P O
OH
Дезоксрибонуклеотиды:
N
H2N
HOH2C
аденозин-монофосфат
(АМФ)
N
N
H2N
HOH2C
H
H
O H
HO P O
OH
дезоксиаденозинмонофосфат (дАМФ)
N
N
N
N
O
H H
H
H
O H
HO P O
OH
дезоксигуанозинмонофосфат (дГМФ)
12

13.

Фрагмент полинуклеотидной цепи
OH
Вторичная
структура ДНК
NH2
5'-конец
N
N
HO P O
N
O
O
5' H2C
N
A
3'
H
O
HO P O
O
5'
H2C
NH2
N
Ц
O
N
O
3'
H
O
HO P O
O
H2C
5'
NH
N
O
N
O
N
NH2
Г
3'
H
O
O
H3C
HO P O
NH
O
5' CH
O
N
2 O
T
3'
H
OH
13

14.

Комплементарные
пары
14

15.

Курс лекций является частью учебно-методического комплекса
«Химия гетероциклических соединений»
автор:
Носова Эмилия Владимировна, д.х.н., доцент Учебно-методический комплекс
подготовлен на кафедре органической и биомолекулярной химии
химико-технологического института УрФУ
Никакая часть презентации не может быть воспроизведена в
какой бы то ни было форме без письменного разрешения авторов
15