Шестичленні гетероциклічні сполуки з двома гетероатомами

Піримідин слабка основа, добре розчинна у воді (Т _пл. = 22,5 ⁰С, Т _кип. = 124 ⁰С). Ядро піримідина зустрічається в багатьох продуктах тваринного і рослинного світу. Особливе значення мають піримідинові основи – гідрокси – і амінопохідні піримідина, які беруть участь в утворенні нуклеїнових кислот і складних білків.

Численні лікарські препарати є похідними піримідинів: барбітурати (снодійні та заспокійливі), сульфазин, метилсульфазин і сульфадимізин (антибактеріальні препарати).

Піразин безбарвна речовина, розчинна у воді, Т _пл. = 57 ⁰С, Т _кип. = 116 ⁰С. Піразин слабша основа, ніж піридин. Піразинова структура входить до складу деяких природних сполук: вітаміну В₂ (рибофлавіну) та вітаміну В₁₀ (фолієвої кислоти). Похідні піразину використовуються як синтетичні лікарські препарати.

Піридазин за своїми властивостями подібний до інших діазинів (Т _пл. = 6 ⁰С, Т _кип. = 207 ⁰С). Практичне застосування знаходить для виготовлення лікарських препаратів, деякі похідні застосовуються як гербіциди для боротьби з бур’янами, а також в органічному синтезі.

 

Біциклічні гетероцикли

Нумерація пуринового циклу відповідає правилам, ніби пурин є похідним піримідину.

Сполуки цього класу мають велике біологічне значення. Вони містяться в рослинах та клітинах тварин.

Пурин (Т _пл. = 216 ⁰С) вперше був добутий Е. Фішером (1899р.). Виявляє слабкі основні властивості і з кислотами утворює солі. Завдяки наявності NH-групи пурин є слабкою кислотою і з металами утворює солі.

Сечова кислота (2,6,8-тригідроксипурин) є першою сполукою пуринового ряду, відкритою К. Шеєле ще в 1776р. Встановлення структури сечової кислоти продовжувалось ще 61 рік. Правильна структурна формула була запропонована в 1875 р. Медикусом:

Сечова кислота є продуктом розщеплення нітрогеновмісних сполук у живих організмах і міститься у сечі людини та тварин. Сечова кислота наявна і в крові людини.

Пуринові основи, як і піримідинові, є одними з найнеобхідніших будівельних матеріалів для нуклеїнових кислот, з яких у живій клітині формуються білки. Найважливішими пуриновими основами є аденін (6-амінопурин) і гуанін (2-аміно-6-оксопурин).

Алкалоїд кофеїн (1,3,7-триметилксантин, Т _пл. = 236,5 ⁰С) міститься у зернах кави (до 1,5%) та в листках чаю (до 5%). Кофеїн сильно збуджує центральну нервову систему і виявляє сечогінну дію. Додається до безалкогольних прохолоджувальних напоїв.

Алкалоїд теофілін (1,3-диметилксантин, Т _пл. = 268 ⁰С) міститься у листках чаю і діє як судинорозширюючий засіб при серцевих захворюваннях.

Розділ 18

НУКЛЕЇНОВІ КИСЛОТИ

Нуклеїнові кислоти (від лат. писіеиз — ядро) вперше виявив 1968 року швейцарський хімік Ф. Мішер в ядрах клітин. Пізніше аналогічні речовини було знайдено також у протоплазмі клітин. Нуклеїнові кислоти забезпечують зберігання й передачу спадкової інформації, беруть безпосередню участь у синтезі клітинних білків. Вони входять до структури складних білків — нуклеопротеїдів, які містяться в усіх клітинах організму людини, тварин, рослин, бактерій та вірусів. Кількість нуклеїнових кислот у різних нуклеопротеїдах, крім вірусних, коливається в межах від 40 до 65 %.

БУДОВА НУКЛЕЇНОВИХ КИСЛОТ

Нуклеїнові кислоти, подібно до білків, являють собою високомолекулярні органічні сполуки, проте, на відміну від білків, які утворюють при гідролізі α-амінокислоти, мономерними одиницями нуклеїнових кислот є нуклеотиди. Тому нуклеїнові кислоти називають ще полінуклеотидами. Мономери нуклеїнових кислот - нуклеотиди — мають досить складну будову. При гідролізі нуклеотидів утворюються вуглевод, ортофосфатна кислота і гетероциклічні основи.

Хімічна структура, що складається з вуглеводу та гетероциклічної основи, називається Нуклеозидом.

Гідроліз нуклеїнових кислот можна подати у вигляді схеми:

Залежно від природи вуглеводу, що входить до складу нуклеотидів, нуклеїнові кислоти поділяють на два види — дезоксирибонуклеїнові кислоти (ДНК), які містять вуглевод 2-дезокси D-рибозу, та рибонуклеїнові кислоти (РНК), які мають у своєму складі вуглевод - D-рибозу.

2-дезокси-D-рибоза та D-рибоза знаходяться в нуклеїнових кислотах у β-фуранозній формі:

Гетероциклічні основи, що входять до складу нуклеїнових кислот, є похідними пурину та піримідину. До основ групи пурину належать аденін (А)* і гуанін (G):

 

Основами групи піримідину є урацил (U), тимін (Т) і цитозин (С):

До складу ДНК входять аденін, гуанін, цитозин і тимін, а до складу РНК — аденін, гуанін, цитозин і урацил.

У нуклеїнових кислотах органічні основи сполучені N-глікозидним зв'язком із залишком D-рибози або 2-дезокси-D-рибози. Глікозидний зв'язок здійснюється за участю напівацетального гідроксилу моносахариду (С^1’).

N-Глікозиди, що складаються із залишків нуклеїнових основ і D-рибози або 2-дезокси-D-рибози, називають нуклеозидами.

Залежно від природи вуглеводного залишку розрізняють рибонуклеозиди та дезоксирибонуклеозиди.

Назви нуклеозидів утворюють аналогічно назвам глікозидів.

Так, нуклеозид, який складається з рибози та урацилу, називають β-урацилрибофуранозидом, нуклеозид з дезоксирибози і аденіну — β-аденіндезоксирибофуранозидом тощо. Проте частіше застосовують назви, які для рибонуклеозидів утворюють від тривіальних назв відповідних нуклеїнових основ із закінченням -идин (-ідин) у піримідинових і -озин- у пуринових нуклеозидів, наприклад, аденозин, гуанозин, цитидин і уридин:

У назвах дезоксирибонуклеозидів додатково вводиться префікс дезокси- (дезоксі-), наприклад: дезоксіаденозин, дезоксигуанозин, дезоксицитидин. Винятком є назва нуклеозиду, що складається з дезоксирибози і тиміну,— тимідин (замість дезокситимідину).

Залежно від природи пентози вирізняють рибонуклеотиди і дезоксирибонуклеотиди.

Положення залишку фосфатної кислоти визначається місцем розриву фосфодіестерного зв'язку між сусідніми нуклеотидами. Нуклеїнові кислоти являють собою продукти полімеризації мононуклеотидів. Нуклеотиди з'єднуються в довгі ланцюги за допомогою фосфодіестерних зв'язків, які утворюються за участю гідроксилу при С³ попередньої нуклеотидної ланки та гідроксилу, що належить С⁵ дальньої нуклеотидної ланки.

Мононуклеотиди, їх похідні та динуклеотиди присутні в клітинах також у вільному вигляді, вони виконують важливу роль в обміні речовин.

РИБОНУКЛЕЇНОВІ (РНК)