Новости химической науки > Органический дайджест 183

В этом номере дайджеста: рентгеноструктурный анализ циклобутадиена; получении дианион NO^2–; каскадная реакция для синтеза далесконолов; новый способ биосинтеза амидов и получение производных лизина – моделей ацетиллизиновых групп.

С одной стороны циклобутадиен – тема начального химического образования, с другой – эта молекула достаточно долго создавала проблемы химикам-кристаллографам. Почти четыре десятка лет простейший циклический углеводород с системой двойных сопряженных связей так и не был проанализирован с помощью рентгеноструктурного анализа.

Рисунок из Science 2010, 329, 299

Основная проблема заключается в антиароматических свойствах циклобутадиена, его низкой стабильности, которая не позволяла получить это соединение в кристаллическом состоянии. Первый шаг к получению результатов рентгеноструктурного анализа был сделан в 1991 году, когда исследователи разработали способ стабилизации циклобутадиена в клетку из органической молекулы – карцеранда, однако супрамолекулярный ассоциат не образовывал кристаллы.

Исследовательской группе Михаила Барибу (Mihail Barboiu) удалось получить подходящие кристаллы для анализа. Исследователи зафиксировали 4,6-диметил-α-4-пирон в системе из гуанидин-сульфонатных прозводных каликсаренов, после чего обработка полученного комплекса ультрафиолетом позволяет конвертировать пирон в 1,3-диметилциклобутадиен. В присутствии углекислого газа комплекс 1,3-диметилциклобутадиена был закристаллизован, и кристаллическое строение диметильного производного циклобутадиена было определено [1].

Стабилизированный CO₂ циклобутадиеновый остов не представляет собой плоскоквадратную структуру – она слегка вытянута, ее валентные углы и длины связей неэквивалентны.

Органические стабилизирующие лиганды позволили получить дианион-радикал оксида азота, NO^2– [2].

Рисунок из Nat. Chem., DOI: 10.1038/nchem.701

Неподеленная электронная пара NO обуславливает высокую реакционную способность NO и легкость его окисления до NO⁺ и восстановления до NO^–, которые являются электронными аналогами N₂ и O₂, соответственно.

Год назад Уильям Эванс (William J. Evans) из Университета Калифорнии смог получить радикал N₂^3–, стабилизированный в координационной сфере дииттриевого комплекса. Частица N₂^3–N2 является электронным аналогом иона O₂^–, иону, играющему важную роль в биохимии иммунной системы человека.

Получив этот азотсодержащий анион, Эванс решил получить его электронный аналог – NO^2–. Было известно, что дииттриевый комплекс N₂^3– является очень сильным восстановителем, что подсказало исследователям идею ввести его в реакцию с NO, в результате этой реакции происходило количественное образование комплекса, содержащего NO^2–.

Умелое применение защитных групп и правильный подбор каскадных реакций позволил химикам из Университета Колумбии провести полный синтез далесконолов А и В (dalesconols A, B) [3].

Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.201002264

Эти природные соединения, выделенные из грибковых микроорганизмов, подавляют иммунную систему, отличаясь активностью, сходной с со свойствами циклоспорина А (cyclosporine A), однако с существенно меньшей цитотоксичностью.

Для получения скелета далесконола, состоящего из семи конденсированных циклов различного размера исследователи из группы Скотта Снайдера (Scott A. Snyder) использовали сравнительно несложную каскадную реакцию – циклизацию Фриделя-Крафтса, инициированную ионизацией гидроксильной группыи последующее образование связи C–C – такой подход позволил получить прекурсор, содержащий пять из семи циклов.

Открытый недавно ферментативный метод биосинтетического получения амидных связей может оказаться полезным для модификации природных продуктов с целью разработки новых лекарств [4].

Рисунок из Nat. Chem. Biol., DOI: 10.1038/nchembio.393

В живых организмах амидные связи обычно образуются за счет ферментативного процесса, в результате которого АТФ, взаимодействуя с кислотой, превращается в ацил-аденилатное или ацилфосфатное производное, после чего происходит замещение аденилового фрагмента или остатка ортофосфорной кислоты амином. Исследование образования амидов в ходе бактериального биосинтеза антибиотика капурамицинового (capuramycin) ряда показало, что в этом случае амидная связь образуется без участия АТФ.

В данном случае образование амидной связи происходит через перенос метильной группы от S-аденозилметионина, образование S-аденозилгомоцистеина и метилового эфира карбоновой кислоты. Амидо-эфирный обмен способствует преобразованию метилового эфира в амид. Исследователи предполагают, что образование амидов по независимому от АТФ механизму может быть достаточно распространено в природе

.

Рисунок из J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/ja103954u

Как и фосфорилирование белков ацетилирование лизиновых остатков в белках может играть существенную регуляторную роль в процессах, протекающих в клетке. Тысячи белков млекопитающих ацетилируются в природных условиях, однако достаточно трудно ацетилировать лизин в лабораторных условиях.

Филин Коул (Philip A. Cole) из Медицинской школы Джона Хопкинса разработал простой метод ацетилирования: модификация цистеинов метилтиокарбонилазиридинами [methylthiocarbonyl-aziridine (MTCA)], приводящая к получению тиокарбаматных моделей ацетил-лизиновых групп [5].

Продукты такой модификации распознаются специфичными к лизин-ацетиловым фрагментам антителами, что позволяет говорить о том, что MTCA-модифицированные лизины могут применяться в качестве замены ацетил-лизинам в ходе лабораторных исследований.

Анонсы недели – в журнале американского химического общества Chemical Reviews опубликован обзор, посвященный химическим методам установления антиоксидативной активности органических соединений[6]; в журнале Королевского химического обществаChemical Society Reviews близок ему по тематике обзор об окислении липидов и увеличении их стабильности по отношению к окислению [7].

Источники: [1] Science 2010, 329, 299; [2] Nat. Chem., DOI: 10.1038/nchem.701; [3] Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.201002264; [4] Nat. Chem. Biol., DOI: 10.1038/nchembio.393; [5] J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/ja103954u; [6] Chem. Rev., 2010, DOI: 10.1021/cr900302x; [7] Chem. Soc. Rev., 2010, DOI: 10.1039/b922183m

метки статьи: #квантовая химия, #кинетика и катализ, #медицинская химия, #органическая химия, #органический синтез, #химия полимеров, #элементоорганическая химия