Пиримидиновое кольцо содержит витамин
Витамин B1 (тиамин)
В конце прошлого века тысячи моряков на японских судах страдали, а многие из них умирали мучительной смертью от таинственной болезни, называвшейся «бери-бери». Одной из загадок бери-бери было то, что моряки на судах других стран этой болезнью не болели.
В 1882 г. японский морской врач Канегиро Такаки в своей работе, вполне заслуживающей названия «медицинского детектива», показал, что решение проблемы борьбы с этой болезнью заключается в правильном питании. Он обнаружил, что замена очищенного риса, составлявшего в основном рацион питания японских моряков, неочищенным не только помогает излечиться от болезни, но и предотвращает ее появление. Такаки предположил, что в рисовой шелухе содержатся какие-то важные белки, которых недоставало в пище болевших матросов.
Последующая работа показала, что такое предположение правильно лишь отчасти. В рисовой шелухе действительно находится существенно важный для правильного питания фактор, однако вещество это не является белком. Это небольшая органическая молекула, называемая тиамином, который служит коферментом, т. е. действует вместе с ферментом (являющимся белком), катализируя специфические обменные химические реакции.
Одной из важных обменных реакций, требующих участия тиамина, является реакция декарбоксилирования пировиноградной кислоты
В гл. 2 было показано, что эта реакция «питает» цикл образования лимонной кислоты — очень важную последовательность реакций, которая служит источником энергии для живых систем, ведущих аэробный образ жизни. Не удивительно, что недостаток тиамина приводит к сильнейшему клеточному истощению * .
* ( Тиамин — единственный из известных коферментов, для которого диагноз надвигающегося недостатка витамина можно поставить химическим путем, до того как разовьется болезнь бери-бери.)
Растения могут синтезировать тиамин, а животные и человек такой способностью не обладают; некоторые бактерии и грибы также не способны синтезировать тиамин. Таким образом, и животные, и человек должны получать тиамин с пищей, и, поскольку соединение это не относится ни к белкам, ни к углеводам, ни к жирам, его назвали витамином и произвольно обозначили как витамин B1. Большое количество этого витамина содержат яйца, мясо, горох и бобы. Суточная потребность человека составляет 1-3 мг витамина В1.
Впервые витамин B1 был выделен в 1926 г. из рисовой шелухи. Спустя десять лет была установлена его структура и осуществлен синтез. Молекула этого витамина состоит из двух циклических компонентов, соединенных мостиком из одного атома углерода. В этом смысле она напоминает молекулу хинина. Однако циклические компоненты тиамина отличаются от компонентов хинина. Тиамин содержит пиримидиновое кольцо (которое уже встречалось, когда речь шла о нуклеиновых кислотах) и кольцо тиазола. Тиазольное кольцо содержит атом серы и атом азота.
Установление структуры витамина B1 не представляло особых трудностей еще и потому, что его молекулу можно расщепить на две части в очень мягких условиях. Сульфит-ион в почти нейтральном водном растворе атакует мостиковый атом углерода, в результате чего освобождается тиазольное кольцо
Мостиковый углеродный атом тиамина подвержен нуклеофильной атаке вследствие мощного электроноакцепторного воздействия положительно заряженного атома азота. Сульфогруппу можно удалить действием раствора металлического натрия в безводном жидком аммиаке
Ультрафиолетовые спектры как сульфокислотного производного, так и продукта его восстановления показали, что эти соединения могли бы быть пиримидинами; такая их структура впоследствии была подтверждена синтезом.
На основании ультрафиолетовых спектров также предположили, что другая часть молекулы, получаемая в результате разложения молекулы под действием сульфита, может содержать тиазольное кольцо. При окислении этого фрагмента азотной кислотой получилось известное производное тиазола 4-метилтиазол-5-карбо-новая кислота
Тиазольный фрагмент до окисления азотной кислотой не содержит карбоксильной группы, а потому атом углерода, входящий в карбоксильную группу, должен изменяться в процессе этой реакции. Согласно данным элементного анализа, до окисления этот фрагмент содержал шесть атомов углерода и лишь один атом кислорода. Известно, что этот атом кислорода входит в гидроксильную группу, поскольку он может образовать сложный эфир. Все эти данные указывают на две возможные структуры тиазольного фрагмента — одну с первичной спиртовой группой, другую со вторичной спиртовой группой.
Первичные и вторичные спирты можно легко различить при помощи простых химических реакций. Эти реакции показали, что в тиазольном фрагменте содержится первичная спиртовая группа. Структура, включающая вторичную спиртовую группу, имеет также асимметричный углеродный атом, а потому ее можно было бы разделить на оптически активные фракции. Однако тиазольный фрагмент на оптически активные антиподы не разделяется. Синтез структуры, содержащей первичную спиртовую группу, подтвердил ее идентичность с тиазольным фрагментом.
Этим завершается установление структуры обоих фрагментов молекулы тиамина, однако вопрос о том, как же эти фрагменты связаны друг с другом, остается без ответа. На характер соединения этих фрагментов друг с другом указывают следующие данные. Во-первых, молекула тиамина не содержит сульфогруппы, поэтому атом углерода, сульфируемый сульфит-ионом, должен участвовать в соединении фрагментов. Во-вторых, издавна известно, что тиамин является четвертичным аммониевым соединением, т. е. существует в виде соли. Единственным атомом азота, который может отвечать этим требованиям и способен связать оба фрагмента, является атом азота тиазола. Следовательно, мостиковый атом углерода должен быть присоединен к атому азота тиазола, как показано ниже:
Теперь, когда структура тиамина установлена, интересно узнать, как он действует в организме в роли витамина. Мы уже говорили о том, что он представляет собой кофермент, участвующий в реакции декарбоксилирования пировиноградной кислоты, питающей важнейший цикл лимонной кислоты. В качестве кофермента тиамин присутствует во всех живых клетках в виде эфира пирофосфорной кислоты
Этот кофермент называется кокарбоксилазой, поскольку он действует совместно с ферментом карбоксилазой, катализирующей декарбоксилирование пировиноградной кислоты. Полностью ферментативная система состоит из белка с молекулярным весом около 150000, одной молекулы кофермента и пяти атомов магния.
Активным центром кофермента считают атом углерода, расположенный между атомом серы и четвертичным атомом азота
Этот атом углерода сначала теряет протон и становится отрицательно заряженным нуклеофилом
В качестве нуклеофила он может атаковать входящий в кетогруппу углеродный атом аниона пировиноградной кислоты (R-радикал, изображенный выше)
Мощное электроноакцепторное воздействие положительно заряженного четвертичного атома азота облегчает в этом случае декарбоксилирование аниона пировиноградной кислоты
Восстановление системы сопряженных двойных связей тиазольного кольца приводит к образованию стабильного карбаниона
В этой молекуле возможен сдвиг протона и высвобождение продукта декарбоксилирования, в результате чего вновь получается исходный тиазол, являющийся нуклеофилом
В пользу такого механизма действия витамина B1 свидетельствуют два факта. Во-первых, было синтезировано одно из приведенных выше промежуточных соединений — оксиэтилтиамин, которое по биологической активности почти не отличается от самого витамина B1
Во-вторых, это промежуточное соединение было выделено из микроорганизмов.
Как показано в суммарной реакции цикла лимонной кислоты в гл. 2, образующийся ацетальдегид затем окисляется и включается в цикл.
Источник
Пиримидин
| Пиримидин | |
 | |
 | |
| Общие | |
|---|---|
| Химическая формула | C4N2H4 |
| Физические свойства | |
| Молярная масса | 80,09 г/моль |
| Плотность | 1,016 г/см³ |
| Термические свойства | |
| Температура плавления | 21 °C |
| Температура кипения | 124 °C |
| Классификация | |
| Рег. номер CAS | 289-95-2 |
| SMILES | C1=NC=NC=C1 |
|
| Необходимо перенести в эту статью содержимое статьи Пиримидиновые основания и поставить оттуда перенаправление. В случае необходимости обсуждения целесообразности объединения, замените этот шаблон на шаблон <<к объединению>> и добавьте соответствующую запись на странице ВП:КОБ. СодержаниеФизические свойстваПиримидин — бесцветные кристаллы с характерным запахом.
Химические свойстваМолекулярная масса пиримидина 80,09 г/моль. Пиримидин проявляет свойства слабого двукислотного основания, так как атомы азота могут присоединять протоны за счет донорно-акцепторной связи, приобретая при этом положительный заряд. Реакционная способность в реакциях электрофильного замещения у пиримидина снижена из-за снижения электронной плотности в положениях 2,4,6, вызванного наличием двух атомов азота в цикле. Так, пиримидин не нитруется и не сульфируется, однако в виде соли бромируется в положение 5. Электрофильное замещение становится возможным только при наличии электронодонорных заместителей и направляется в наименее дезактивированное положение 5. Под действием алкилирующих агентов (алкилгалогениды, борфторид триэтилоксония) пиримидин образует четвертичные N-пиридиниевые соли, при действии перекиси водорода и надкислот образует N-оксид. Реакции пиридина с азотными нуклеофилами зачастую сопровождаются раскрытием кольца с дальнейшей рециклизацией: так, в жестких условиях при взаимодействии с гидразином, пиримидин образует пиразол, при взаимодействии с метиламином — 3-этил-5-метилпиридин. Пониженная электронная плотность кольца приводит к тому, что пиримидин активен по отношению к нуклеофильным реагентам, которые атакуют 2-, 4- и 6- атомы углерода цикла. Так, литийорганические соединения и реактивы Гриньяра присоединяются к пиримидину с образованием 4-замещенных 3,4-дигидропиримидинов ПолучениеПиримидин получают восстановлением галогенизированых пиримидиновых производных. Или из 2,4,6-трихлор пиримидина, получаемого обработкой барбитуровой кислоты хлороксидом фосфора. ПроизводныеПроизводные пиримидина широко распространены в живой природе, где участвуют во многих важных биологических процессах. В частности, такие производные как цитозин, тимин, урацил входят в состав нуклеотидов, являющихся структурными единицами нуклеиновых кислот, пиримидиновое ядро входит в состав некоторых витаминов группы B, в частности B1, коферментов и антибиотиков.
Пиримидиновая структура — как ароматическая, так и гидрированная, входит в состав многих биологически активных веществ и лекарственных препаратов — например, барбитуратов — производных 1,3,5-тригидроксипиридина, обладающих снотворным, противосудорожным и наркотическим действием. Литература
| ||||||||||||||||||
 Азотистые гетероциклы | |
|---|---|
| Трехчленные | Азирин · Азиридин |
| Четырехчленные | Азетидин · Азетидинон(β-лактам) |
| Пятичленные | Пиррол · Пирролины · Пирролидин · Пиразол · Имидазол · Триазолы · Тетразол · Пентазол · Пирролидон(γ-лактам) · Индол |
| Шестичленные | Акридин · Изохинолин · Пиперидин · Пиперидон(δ-лактам) · Пиридин · Пиримидин · Хинолизидин · Хинолин |
| Семичленные | Капролактам(ε-лактам) |
| Высшие | Порфин · Фталоцианины · Коррин |
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое «Пиримидин» в других словарях:
ПИРИМИДИН — бесцветные кристаллы, tпл 22,5 .С. Ядро пиримидина структурный фрагмент нуклеиновых кислот, тиамина, барбамила и др … Большой Энциклопедический словарь
ПИРИМИДИН — ПИРИМИДИН, бесцветная жидкость (C4H4N2), характеризующаяся гетероциклической кольцевой структурой, состоящей из четырех атомов УГЛЕРОДА и двух атомов АЗОТА. Эту жидкость получают путем химических реакций из УРАЦИЛА (дигидроксильного компонента… … Научно-технический энциклопедический словарь
пиримидин — сущ., кол во синонимов: 2 • гетероцикл (49) • диазин (3) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
пиримидин — Гетероциклическое азотосодержащее соединение, компонент нуклеиновых кислот [http://www.dunwoodypress.com/148/PDF/Biotech Eng Rus.pdf] Тематики биотехнологии EN pyrimidine … Справочник технического переводчика
Пиримидин — * пірымідзін * pyrimidine or Py гетероциклическое 1,3 диазиновое кольцо. П. является составной частью нуклеиновых кислот, а его производными азотистые основания цитозин, урацил, тимин, 5 метилцитозин, оротовая кислота … Генетика. Энциклопедический словарь
пиримидин — pyrimidine пиримидин. Гетероциклическое органическое соединение, производные которого являются азотистыми основаниями (цитозин , урацил , тимин
Пиримидин — 1,3 диазин, гетероциклическое соединение, бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде, спирте, эфире; tпл 21 oC, tkип 124 oC. П. очень слабое однокислотное основание, образует четвертичные соли по одному атому азота,… … Большая советская энциклопедия
пиримидин — бесцветные кристаллы, tпл 22,5°C. Ядро пиримидина структурный фрагмент нуклеиновых кислот, тиамина, барбамила и др. * * * ПИРИМИДИН ПИРИМИДИН, бесцветные кристаллы, tпл 22,5 °С. Ядро пиримидина структурный фрагмент нуклеиновых кислот, тиамина,… … Энциклопедический словарь
ПИРИМИДИН — гетероциклич. соед.; бесцв. кристаллы, tnл 22,5 оС. Ядро П. структурный фрагмент нуклеиновых к т, тиамина, барбамила и др … Естествознание. Энциклопедический словарь
пиримидин — pirimidinas statusas T sritis chemija apibrėžtis Šešianaris heterociklinis junginys. formulė C₄H₄N₂ atitikmenys: angl. pyrimidine rus. пиримидин ryšiai: sinonimas – 1,3 diazinas … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
Источник