Лекция №24. Конденсированные системы гетероциклов
Важнейшая конденсированная гетероциклическая система пурин состоит из двух сочленённых колец – имидазола и пиримидина. Пурин относится к ароматическим соединениям: он имеет плоский σ-скелет, его сопряжённая система состоит из 10 р-электронов, включая неподелённую пару электронов атома N-7, что соответствует формуле Хюккеля (4n + 2 при n=2). Исторически сложившаяся необычная нумерация атомов в пурине отличается от общих принципов нумерации конденсированных систем, но она является общеупотребительной.
H
6 5 N 7
1 N
8
2 4
N N
9
Пурин
Пурин – бесцветное кристаллическое вещество (т. пл. 216 – 217 0С), хорошо растворимое в воде, плохо - в эфире, хлороформе. Пурин амфотерен благодаря имидазольному циклу и образует соли с сильными кислотами – за счёт пиридиновых атомов азота и с основаниями – за счёт NH-кислотного центра.
Пуриновая система входит в состав многих биологически важных соединений – нуклеиновых кислот, лекарственных средств, витаминов, алкалоидов. К наиболее значимым производным пурина относятся гидрокси- и аминопурины.
Пуриновые нуклеиновые основания. Всостав нуклеиновых кислот входят нуклеиновые основания аденин и гуанин. Из двух таутомерных форм гуанина – лактимной и лактамной – более устойчива лактамная, в виде которой гуанин и представлен в нуклеиновых кислотах.
Таутомерия
NH2 ОН О
N N N
N N НN
H2N H2N
N N N N N N
H H
Аденин (6-аминопурин) Гуанин (2-амино-6-гидроксипурин)
Следует обратить внимание на то, что в отличие от самого пурина атом водорода в аденине и гуанине фиксирован в положении 9. В такой форме эти основания связаны с остатком углевода в нуклеозидах и нуклеиновых кислотах.
Метилированные ксантины. Гипоксантин (6-гидроксипурин), ксантин (2, 6-дигидроксипурин) и мочевая кислота (2, 6, 8-тригидроксипурин) – продукты превращения нуклеиновых кислот в организме. Для них также возможна лактим-лактамная таутомерия, но в кристаллическом виде они существуют преимущественно в лактимной форме.
Н Н Н
О О О
N N N N
НN НN НN НN
О
О О
N N N N N N
H H Н
Гипоксантин Ксантин Мочевая кислота
Мочевая кислота плохо растворима в воде и содержится в моче человека и млекопитающих в незначительных количествах. При некоторых нарушениях обмена веществ мочевая кислота и её соли ураты, откладываются в виде так называемых камней.
В медицине находят применение N-метилированные ксантины, т. е. производные, содержащие две или три метильные группы у атомов азота: теофиллин (1, 3-диметилксантин), теобромин (3, 7-диметилксантин) и кофеин (1, 3, 7-триметилксантин).
О О О
N Н N СH3 N СH3
С H3 N Н N СH3 N
O O O
N N N N N N
CH3 СH3 CH3