ОСНОВЫ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ ФАРМАЦИЯ

3. Алкилирование

	изб. CH3I/ Na2CO3						AgOH			O
CH2-COOH				CH2-COOH						CH2-C O +H2O
							-AgI
NH2										N(CH3)3
				N(CH )	3 I
	3									бетаин
				(CH3)3N-HC				C	O
									O
					R
			бетаины аминокислот (R-алкил)

4. Ацилирование

CH2-COOH

(CH3CO)2O

CH2-COOH

- CH3COOH

NH2

C

CH3

NH

- H2O

HCOOH

формилирование

O

N-ацетилглицин

CH2-COOH

C H

NH

O

N-формилглицин

O

O

CH -COOH

+

C H -C-Cl

CH2-COOH

C

H -C-Cl хлористый бензоил

2

6

5

NaOH

6

5

NH-C(O)C6H5

NH2

бензоилирование

N-бензоилглицин

по Шоттен-Бауму

5. Реакция с формальдегидом

+δ

-δ

CH2-COOH +

H- C=O

CH2-COOH

+δ

-δ

H

NHCH2OH

NH←H

H- C=O , t0C

N-оксиметилглицин

H

CH2-COOH

CH2-COOH

N

CH2

-H2O

N=CH

2

H OH

имин, N-метиленглицин

186

6. Нингидринная реакция (качественная)

	O				O
	C	OH			C	OH	O
	C				C
		OH	+ R-CH-COOH			H		+ NH3 +
							+ R-C
	C		NH2	OH	C		H
	O				O			+CO2
гидрат 1,2,3-индантриона			α-аминокислота
	нингидрин
	C O				O	O	C
		OH			C
2	C		+ NH3		C N			+ H2O + H
	C	OH			C		C
	O				O	O
			продукт реакции сине-фиолетового цвета

Пролин и гидроксипролин, у которых нет α - аминогрупп, в реакции с нингидрином образуют производное желтого цвета. Реакцию используют для колориметрического количественного определения аминокислот, в том числе в автоматических аминокислотных анализаторах.

7. Этерификация

CH2-COOH + C2H5OH	HCl(сухой)		CH2-COOC2H5		N(C2H5)3				CH2-COOC2H5
	-H2O
			NH3 Cl	-(C2H5)3NH Cl			NH2
NH2
		гидрохлорид этилового					этиловый эфир
		эфира глицина					глицина

8. Декарбоксилирование (для α-аминокислот)

R-		CH		C	O	> 2000C	R-CH2NH2	+ CO2
					OH
NH2

9. Термическое поведение аминокислот

а) α - аминокислоты

O		O-H	H-NH		R		O	H	R	H
	C			CH		t0C		N		N
				C		- 2 H2O	R	N	O	N
	CH
R		NH-H	H-O		O			H		H
							дикетопиперазин			пиперазин

187

б) β - аминокислоты

βα t0C

	CH2 CH-COOH				CH2=CH-COOH
				- NH3
					акриловая кислота
	NH2 H
		β-аланин

в) γ,δ, ε - аминокислоты

β	α	O	t0C	n
	n
			- H2O
γ	OH			N	O
	NH-H			H

лактам γ-аминомасляная кислота (ГАМК)

n=1-3

ПЕПТИДЫ

Пептиды – это природные или синтетические соединения, молекулы которых построены из остатков аминокислот, соединенных между собой пептидными мостиками, по своей сути амидными связями

		O					пептидный мостик
						H
*			C			N	*

Пептиды, имеющие до 10 аминокислотных остатков, называются олигопептидами (дипептиды, трипептиды и т.д.) Пептиды, содержащие более 10 аминокислотных остатков, относят к полипептидам. Природные полипептиды с молекуляроной массой более 6000 дальтон называют белками.

Молекулы пептидов могут содержать неаминокислотную компоненту.

Номенклатура

Аминокислотный остаток пептида, который несет α-аминогруппу, называют N-концевым, несущий свободную α-карбоксильную группу – С- концевым. Название пептида состоит из перечисления тривиальных названий аминокислот, начиная с N-концевой. При этом суффикс «ин» меняется на «ил» для всех аминокислот, кроме С-концевой.

188

Пример а) дипептид:

	пептидный мостик
O		O
CH2 C	H	C OH
	N CH
NH2	CH3
		аланин
глицил
N - концевая		С - концевая
аминокислота		аминокислота

Глицилаланин или Gly-Ala

б) пентапептид: аланил-серил-аспаргил-фенилаланил-глицин

или Ala – Ser – Asp – Phe – Gly. Здесь аланин N-концевая аминокислота, а глицин – С-концевая аминокислота.

Классификация пептидов

1.Гомомерные – при гидролизе образуются только аминокислоты. 2.Гетеромерные – при гидролизе кроме α-аминокислот, образуются неаминокислотные компоненты (сахара, нуклеиновые кислоты, фосфорная кислота), например:

а)гликопептиды; б)нуклеопептиды; в)фосфопептиды.

Пептиды могут быть линейными или циклическими. Пептиды, в которых связи между аминокислотными остатками только амидные (пептидные) называются гомодетными. Если, кроме амидной группы, имеются сложноэфирные, дисульфидные группы, пептиды относят к гетеродетным.

Гетеродетные пептиды, содержащие гидроксиаминокислоты называются пептолидами.

Пептиды, состоящие из одной аминокислоты называются гомополиаминокислотами. Те пептиды, которые содержат одинаковые повторяющиеся участки (из одного или нескольких аминокислотных остатков), называют регулярными.

Гетеромерные и гетеродетные пептиды называются депсипептидами.

189

	Строение пептидной связи
В амидах связь	углерод-азот	является частично двоесвязанной

вследствие р,π-сопряжения НПЭ атома азота и π-связи карбонила (длина связи С-N: в амидах - 0,132 нм , в аминах - 0,147 нм), поэтому амидная группа является плоской и имеет транс-конфигурацию. Таким образом, пептидная цепь представляет собой чередование плоских фрагментов амидной группы и фрагментов углеводородных радикалов соответствующих аминокислот. В последних вращение вокруг простых связей незатруднено, следствием этого является образование различных конформеров. Длинные цепи пептидов образуют α-спирали и β-структуры.

	O				*
R'	C
				N	CH
CH					R

H

Синтез пептидов

В процессе синтеза пептида должна образоваться пептидная связь между карбоксильной группой одной аминокислоты и аминогруппой другой аминокислоты (при синтезе дипептида) или аминогруппой другого пептида (при синтезе три- и более олигопептидов).

Из двух аминокислот возможно образование двух дипептидов:

O	O		O	O
CH2 C OH + H NH-CH-C-OH		CH2	C NH-CH-C-OH
	- H2O
NH2	CH3	NH2		CH3
карбоксильная	аминная		глицилаланин
компонента реакции	компонента реакции
O	O			O	O
H3C CH C OH + H NH-CH2-C-OH				H3C CH C NH CH2
					C
		- H2O			OH
NH2				NH2

аланилглицин

Приведённые выше схемы являются формальными. для того чтобы синтезировать, например, глицилаланин необходимо провести соответствующие модификации исходных аминокислот. Тогда получение глицилаланина можно представить следующей схемой:

190

O

O

NH CH2

Z + H

NH CH

P

C

C

- HZ

O

P1

CH3

карбоксильная компонента

аминная компонента

P,P1 - защитные группы

Z - активированная группа

O

O

P

NH CH2

NH

CH

C

C

O

P1

снятие защит

P и P1

CH3

пептидная связь

O

O

NH

H2N

CH2

C

CH

C

OH

глицилаланин

CH3

После образования пептидной связи защитные группы снимаются в специальных мягких условиях, чтобы пептидная связь (амидная группа) сохранилась.

Получение дипептида – глицилаланина.

Синтез карбоксильной компоненты (из глицина)

Вначале защищают аминогруппу (введение Р). Существует много вариантов преобразования аминогруппы, но наиболее распространены

ацильные защитные группы.	O
1.ВОС (БОК) – защита (третбутоксикарбонильная)
	Р = (CH3)3-CO-C-

Для введения этой группы используют производные угольной кислоты.

Реагенты:

O

O

(CH ) C

O

C

(CH3)3C

O

C

3 3

N3

O

третбутоксикарбонилазид

(CH3)3C

O

C

O

ангидрид монотретбутилкарбоната или ВОС - ангидрид

191

2. Бензилоксикарбонильная защита

Реагент:

C6H5		CH2 O		C	O
					Cl

бензилоксикарбонилхлорид (бензиловый эфир хлоругольной кислоты)

O

Р = C6H5-CH2-O-C-

ВОС-защита аминогруппы глицина вводится по следующей схеме:

O

MgO

O

(CH3)3C

O

N3 + H

NH-CH2-COOH

C

(CH3)3C

O

C-NH-CH2COOH

- N3H

BOC (P)

или

BOC-NH-CH2-COOH

Затем активируем карбоксильную группу (введение Z). Методы активизации основаны на превращении карбоксильной группы в сложный эфир, содержащий в спиртовом остатке сильный акцептор. В результате такие сложные эфиры легко подвергаются аминолизу под действием аминокомпоненты пептидного синтеза.

O					O
C				C		OX
OH
X: CH2C≡N ;		;		F			F ; -NH-COOC2H5 ; -C			-NH-C6H11
				F			F
								N-C6H11
			NO2		F
		(о-,п-)						C6H11 - циклогексил

Активацию карбоксильной группы ВОС-защищенного глицина

проводят в две стадии. Вначале действием хлоругольного эфира получают смешанный ангидрид, который под действием п-нитрофенола превращают в п- нитрофениловый эфир.

192

Cl

O

O

O

H O

NO2

C

OC2H5

BOC-NH-CH - C

BOC-NH-CH -COOH

2

N(C2H5)3

2

O

C

OC2H5

H

O

C

OC H

- NH(C2H5)3 Cl

-

2

5

O

O

BOC-NH-CH2- C

C2H5OH

O

NO

CO2

2

Z

O

BOC-NH-CH2- C

карбоксильная компонента реакции

O

NO2

Синтез аминокомпоненты реакции (из аланина)

Cl

O

O

O

H O

NO2

C

OC2H5

BOC-NH-CH - C

BOC-NH-CH -COOH

2

N(C2H5)3

2

O

C

OC2H5

H

O

C

OC H

- NH(C2H5)3 Cl

-

2

5

O

O

BOC-NH-CH2- C

C2H5OH

O

NO

CO2

2

Z

Для аланина осуществляется аналогичная последовательность реакций, описанная выше для глицина, затем проводят снятие ВОС-защиты действием трифторуксусной кислоты при 20°С (или 1н HCl/CH3OH, 30°C; 4н HCl/диоксан, 20°С).

O

(H3C)3C O C O

Boc O

Cl

C O

1)

H2N C

HN

OC2H5

N3

C

CH

OH

OH

CH

CH3

MgO

2)

NO2

CH3

- NH3

HO

Boc

O

NO2

NO2

H2N

O

HN

CF3COOH

C O

CH

HC

C O

CH3

CH3

аминокомпонента реакции

193

Синтез дипептида

Взаимодействие карбоксильной и аминной компонент дает дипептид с

защищенной аминной и карбоксильной группами. Затем следует снятие защитных групп, что приводит к образованию дипептида.

Boc

H

O

Boc

H

O

NO2

N

C

C

O

NO2

C

C

O

HN

+ H2N

H

C

O

HN CH C O

CH O

- HO-C6H4-NO2

CH3

NO2

CH3

карбоксильная компонента

аминная компонента

	H		O O
HBr/ CF3COOH	H2N C C

		HN C	OH	глицилаланин
250C
		HC
снятие защитных групп		CH3

Твердофазный синтез белков

Первой стадией этого процесса является закрепление (иммобилизация) на твердом носителе (специально приготовленный полистирол) аминокислоты. Это закрепление может осуществляться с участием как амино-, так и карбоксильной групп аминокислоты (в рассматриваемом примере закрепление происходит по карбоксильной группе).

					одна из множества
				-CH-CH2	фенильных групп
					n
	CH=CH		полимеризация			Cl-CH2-OCH3
n		2
						SnCl4
	стирол
						- CH3OH
				O	полимер	хлорметилирование
					(твердая фаза) фенильной группы
			BOC-NH-CH C
				O	Na
			CH2-Cl	CH3
				- NaCl

При образовании сложного эфира используют натриевую соль N- ВОС-защищенного аланина. Затем следует снятие BОС-защиты. Так образуется синтезируемая аминокомпонента реакции.

194

O

	CH2-O-				4H HCl,20°
		C-CH-NH-BOC
					диоксан
			CH3	(растворитель) 30 мин

P/

O

CH2-O-C-CH-NH2 аминная компонента реакции

- (CH3)3COH

- CO2

CH3

Далее при действии карбоксильной компоненты, синтезируемой по описанной выше схеме, на аминную компоненту происходит образование пептидной (амидной) связи. Следующей стадией является снятие BОСзащиты и снятие с полимера.

Образование пептидной связи

O

BOC-NH-CH2- C

O	NO2
+	O	OH
CH2-O-C-CH-NH H		-
	CH3	NO2
	O

BOC-NH-CH2-C-NH-CH-C-O-CH2

HBr / CF3COOH

25° C

Снятие ВОС-защиты и снятие с полимера

O CH3

O

NH2-CH2-C-NH-CH-C-OH

O CH3

195