Пурины: реакции и методы синтеза

24. Пурины: реакции и методы синтеза

Пурины представляют огромный интерес по ряду причин, но главная заключается в том, что совместно с некоторыми пиримидиновыми основаниями они входят в состав ДНК и РНК и, следовательно, имеют фундаментальное значение в процессах жизнедеятельности. Кроме того, нуклеозиды и нуклеотиды (см. ниже) действуют как гормоны, нейротрансмиттеры и присутствуют в некоторых коферментах. Взаимопревращение моно-, ди- и трифосфатных эфиров нуклеозидов лежит в основе переноса энергии во многих метаболических системах, а также включено во внутриклеточные связи. Их огромное биологическое значение наряду с исследованиями в области медицинской химии по поиску противоопухолевых и антивирусных (особенно анти-ВИЧ) препаратов привело к стремительному развитию химии пуринов в последние годы.

Ценные уроки можно извлечь из изучения химии пуринов, так как их реакции служат примером взаимодействия их составных частей — имидазольного и пиримидинового циклов (подобно тому, как свойства индола представляют собой модифицированную химию пиррола и бензола). Так, пурины могут подвергаться как электрофильной, так и нуклеофильной атаке по атому углерода пятичленного цикла, но исключительно нуклеофильным реакциям по атому углерода шестичленного цикла.

Нумерация пуринового ядра отличается от нумерации, принятой для конденсированных структур, и построена так, как будто пурин — производное пиримидина. В принципе для пурина возможны четыре таутомерные формы, отличающиеся друг от друга положением атома водорода, связанного с одним из четырёх кольцевых атомов азота; в кристаллическом состоянии пурин существует в виде 7Н-таутомера, однако в растворе 7Н- и 9Н-таутомеры представлены в примерно равных пропорциях; 1Н- и 3Н-таутомеры не обнаружены [1].

Поскольку встречающиеся в природе пурины представляют собой амино-и/или кислородсодержащие производные, нет ничего удивительного в том, что большинство работ по химии пуринов имеет отношение к таким производным, и вследствие этого примерам простых реакций, таких, как в других главах, где они приведены как типичные, будет уделено ограниченное внимание. Изучение пуринов началось с интереса к встречающимся в природе производным, поэтому используется в основном «тривиальная» номенклатура. Нуклеозиды представляют собой производные сахаров [в основном 9-(рибозиды) или 9-(2’-дезоксирибозиды)] и пуриновых (или пиримидиновых) оснований. Например, аденозин представляет собой 9-(рибозид) аденина, который, в свою очередь, имеет тривиальное название 6-аминопурин, а нуклеотид — это 5’-фосфат (или ди-, или трифосфат) нуклеозида, например, аденозин-5’-трифосфат (АТФ).

Кофеин (1,3,7-триметилксантин) — хорошо известный стимулятор, содержащийся в чае и кофе. В организмах млекопитающих конечным продуктом метаболического расщепления нуклеиновых кислот является мочевина, в то время как для птиц и рептилий — это мочевая кислота. Мочевая кислота была одним из первых гетероциклических соединений, выделенных в чистом виде, и была получена Шееле из желчных камней в 1776 году.

6-Меркаптопурин используется для лечения лейкемии и других раковых заболеваний, ацикловир — антивирусное средство, используемое для лечения инфекционных заболеваний, вызываемых вирусом Herpes, а дидезоксиинозин (DDI) применяют против СПИДа.

Изостеры (то есть молекулы с одинаковым составом, но различающиеся по строению) пуринов также имеют большое значение в медицине: аллопуринол используют для лечения подагры, а силденафил получил международную известность под торговым названием «Виагра» для лечения импотенции. Некоторые природные соединения можно рассматривать как изостеры пуринов: оксанозин и туберсидин, оба полученные из Streptomyces, имеют антимикробную и противораковую активность.

Глава 24

• 24. Пурины: реакции и методы синтеза
• 24.1. Нуклеиновые кислоты, нуклеозиды и нуклеотиды
• 24.2. Реакции с электрофильными реагентами
• 24.2.1. Присоединение по атому азота
• 24.2.1.1. Протонирование
• 24.2.1.2. Алкилирование по атому азота
• 24.2.1.3. Ацилирование по атому азота
• 24.2.1.4. Окисление по атому азота
• 24.2.2. Замещение по атому углерода
• 24.2.2.1. Галогенирование
• 24.2.2.2. Нитрование
• 24.2.2.3. Реакции сочетания с солями диазония
• 24.3. Реакции со свободными радикалами
• 24.4. Реакции с окислителями
• 24.5. Реакции с восстановителями
• 24.6. Реакции с нуклеофильными реагентами
• 24.7. Реакции с основаниями
• 24.7.1. Депротонирование N-водорода
• 24.7.2. Депротонирование С-водорода
• 24.8. Реакции N-металлированных пуринов
• 24.9. Реакции C-металлированных пуринов
• 24.9.1. Литийорганические производные
• 24.9.2. Реакции, катализируемые палладием
• 24.10. Окси- и аминопурины
• 24.10.1. Оксипурины
• 24.10.1.1. Алкилирование
• 24.10.1.2. Ацилирование
• 24.10.1.3. Замещение на атом хлора
• 24.10.1.4. Замещение на атом серы
• 24.10.2. Аминопурины
• 24.10.2.1. Алкилирование
• 24.10.2.2. Ацилирование
• 24.10.2.3. Диазотирование
• 24.10.3. Тиопурины
• 24.11. Алкилпурины
• 24.12. Пуринкарбоновые кислоты
• 24.13. Синтезы пуринов
• 24.13.1. Синтез кольца
• 24.13.1.1. Из 4,5-диаминопиримидинов
• 24.13.1.2. Из 5-аминоимидазол-4-карбоксамида или 5-аминоимидазол-4-карбонитрила
• 24.13.1.3. Реакцией циклоприсоединения
• 24.13.1.4. Синтезы «в одной колбе»
• 24.13.2. Примеры синтезов некоторых важных пуринов
• 24.13.2.1. Аристеромицин
• 24.13.2.2. Аденозин
• 24.12.2.3. Силденафил (Виагра)

Дополнительно:

• Предисловие
• Введение
• Используемые сокращения