Sztereoizomerek jelentősége a biológiai aktivitás

Sztereoizomerek jelentősége a biológiai aktivitás

1. A koncepció a izomerek. Az izomerek szerkezeti és térbeli.

A kutató tudomány térbeli szerkezetét a szerves vegyületek és annak hatása a fizikai és kémiai tulajdonságai az anyag, a természet és a jelenség a kémiai folyamatok, úgynevezett sztereokémiájú.

Stereochemistry széles körben használ ilyen koncepció, mint térbeli szerkezet a molekula. Különbséget kell tenni a „kémiai szerkezet” és a „térszerkezet”. Ezek nem azonosak. Az AM Butlerova a kémiai természete és szerkezete kifejezés olyan szekvenciát tartalmaznak a molekulában, a vegyület jellege szerint a kémiai kötés közöttük. Szerkezet - egy tág fogalom, és leírására használják nem csak egy kémiai szerkezet, hanem a kölcsönös térbeli elrendezése atomok egy molekulában, annak konfigurációk és konformáció.

Különféle kémiai térszerkezet alapján a jelenség a izoméria. Az izomerek olyan vegyületek, amelyeknek azonos összetételű, de különböző sorrendben.

Izoméria van felosztva: 1) blokk (izomériát struktúra) és 2) térben (sztereoizoméria) - kötődését atomok és (vagy) helyük a térben.

A szerkezet az izomerek különböző vegyületek:

a) egy szénváz szerkezetet (például, bután és izobután);

b) a helyzet a többszörös kötést, vagy egy funkciós csoport (például 1-butén és butén-2, 1-propanol és 2-propanol);

c) a természet a funkciós csoportokat (például, propanal és 2-propanon).

A háromdimenziós térben, a jelenséget hívják sztereoizomeriától. Sztereoizomereket - van izomereket különböznek az atomok elrendezése a térben.

2. KONFIGURÁCIÓ sztereoizoméria sztereokémiái képletű.

Konfiguráció - egy határozott térbeli elrendezése tartalmaznak a molekulában anélkül, hogy figyelembe véve a adódó különbségek miatt a forgás mintegy egyszeres kötés (egy vagy több).

sp szénatom a 3 - gibridizo Wann állapotban van egy tetraéderes konfigurációjú, azaz a Szívében egy képzeletbeli tetraéder, és a négy alelnök található a csúcsai a tetraéder. Tetraéderes konfigurációjú a síkban által képviselt sztereokémiái képletek.

tetraéderes konfigurációjú a szénatom

(-) L- gliceraldehid

Nevei más sztereoizomerek ad, ha összehasonlítjuk az konfigurációk a konfiguráció gliceraldehid (függetlenül az optikai forgatás). Sztereoizomereket, amelyek hasonló konfigurációban, hogy a D-glicerin-aldehid, említett a D-sorozat, hasonló a konfigurációja L-gliceraldehid - az L-sorozat. Így, egyetlen sztereoizomer tejsav nevezik a D-tejsav, egyéb - L-tejsav.

7. racém keverék. Elválasztási eljárások a racemát.

Mivel enantiomerek gioizomerjei mekkora szögben egyik izomer forgatja a polarizált fény síkját jobbra, a másik sztereoizomer fog forogni, hogy sík azonos szögben balra. Keverésekor ekvimoláris mennyiségű D - és L - sztereoizomerek képződött optikailag inaktív keverékét racém cím kapott. Úgy van kialakítva, általában kémiai szintézisek különös feltételek nélkül. Így például, egy racém D, L - tejsav képződik a 2-hlorpropanovoy sav hatására vizes NaOH-oldatot.

A folyamatok anaerob glikolízis a szervezetben a D-glükóz keletkezik csak az L-tejsavat (a folyamat folytatódik bevonásával enzimek).

Műveleteket nem optikailag aktív szétválasztását racém keverékek az azokat alkotó optikailag aktív komponenseket (valamint a kémiai folyamatok) nevezzük hasítás. A racém keverékek mechanikai, mikrobiális, enzimes, kémiai és egyéb módszerekkel.

Mechanikai módszer (a módszer Pasteur). Először ezt a módszert 1848-ban, Louis Pasteur szét az optikailag aktív komponensek natriyammoniynuyu sót a borkősav. Ennek lényege eljárás abban a tényben rejlik, hogy bizonyos (alacsony) hőmérséklet komponensek racém keverékek kristályosodó formájában kristályok, azok eltérő tükör szerkezetét. Ha a kristályok elég nagy (például abban az esetben a só), majd egy nagyító vagy mikroszkóp lehet őket mechanikailag el van választva egymástól. A kristályokat ezután külön-külön vízben oldjuk (vagy egyéb oldószer), és meghatározzuk az optikai aktivitás. Ez végzik Lui Paster, megszerzése optikailag aktív oldatok az optikailag inaktív racém keverék.

Jelenleg ezt a módszert alig használják és történelmi jelentőségű.

Mikrobiológiai módszer. Ha táptalajként mikroorganizmusok termesztik racém keverék, akkor növekvő mikroorganizmusok elnyelik belőle, és elnyelik csak az egyik enantiomer. A második a közegben. A módszer egyszerű és olcsó. Azonban, sajnos, a táptalajban általában egy másik - nem nuzh ny enantiomer. A genetikai kód univerzális, és használt mikroorganizmusok az anyagcsere, a növekedés és a szaporodás a enantiomer meg kell különböztetni.

Enzimes módszerrel. Ezt a módszert javasolt jóval később, mint az előző kettő. A használata tette lehetővé, köszönhetően a fejlesztés speciális módszerek a fehérje kémia, amely lehetővé teszi izolált állati szövetekből és egyre tiszta kristályos formában fehérjék fermety. A legtöbb enzimet, mint a mikroorganizmusok, képes megkülönböztetni, és a reagáltatást egy nagy sebességű, csak az egyik enantiomer a racém keverék. Így elválasztására racém keverékei aminosavakat széles körben használják aciláz enzimet izoláltuk sertésveséből. Ez az enzim egy ezerszer aktívabb elhasítja az N-acil-származékai, az L-aminosavak, mint a D-aminosav-maradék. A által alkotott enzim hatására L-aminosav, N-atsilD-aminosav-CH3 COOH és ossza egyéb fiziko-kémiai módszerekkel. Meg kell jegyezni, hogy az eljárás hatékony, de drága. Emellett fehérjéket, az enzimeket nem stabilak - szigorúan megkövetelik egy bizonyos hőmérséklet, pH, denaturáló reagensként érzékenyek, egy tápközeg romboló mikroorganizmusok.

Kémiai hasítási módszer alapja az a racém elegyeket is, részét a transzlációs keverékből az enantiomerek diasztereomerek, amelyek különböznek nem csak a jele optikai forgatóképesség, hanem más fizikai tulajdonságai - oldhatóság, forráspont, olvadáspont, stb Segítségével különbségeket ezeket a tulajdonságokat, és arányuk. Konvertálásához az enantiomerek diasztereomerek általában sóikká reagáltatva más optikailag aktív vegyületekkel. Így szerint a racém elegyek savas csoportot tartalmazó vegyületek, optikailag aktív bázisokkal - izolált alkaloid növényekből (kinin, cinchonin, sztrichnin, stb). Ha vesszük a racém elegy D, L-tejsav és az L-kitett kinin, a két sók képződnek:

1) maradékot L-tejsavat * - L-kinin *

2) maradékot a D-tejsav * -L- * kinin.

Ezek a sók olyan diasztereomerek. Használata különbségek a fizikai tulajdonságai a sók, el vannak választva egymástól. Tiszta enantiomerek tejsav elmozdul egy sóját egy erős ásványi sav.

Más korszerű módszerekkel kell kiosztani affinitáskromatográfiával. Affinitás kromatográfia alapján képes a biológiailag aktív vegyületek kölcsönhatásba csak adott anyag keveréket, és képeznek nem-kovalens komplexek velük befolyása alatt állnak az eluáló oldat lehet disszociál. Így a biokémiai gyakorlatban, amikor áthalad a kromatográfiás oszlopot egy királis szorbens racém keverék fehérjék kiválasztására (enzimek, immunglobulinok, receptor proteinek).

8. A sztereoizomerek almasav.

Almasav (2-gidroksibutandiovaya sók - malát) monooksidikarbonovym sav szakkifejezés sav egy tagja metabolikus folyamatokat a szervezetben (a Krebs-ciklus). Ez tartalmaz egy királis centrumot, és létezik két enantiomer. Természetes almasav egy L- sztereokémiái sorozat.

9. sztereoizomerjeit borkősav. s - diasztereomerek.

Borkősav (2,3-dihidroxi-butándisav, sók - tartarátok) két királis centrumot tartalmaz, és rendelkeznie kell egy hivatalosan 4 sztereoizomer eltérő konfiguráció a királis centrumok. Tény, borkősav három sztereoizomerek.

(+) D- borkősav (-) L-borkősavat mezovinnaya savat

D, L- borkősavat (borkősav)

III és IV azonosak sztereoizomerjeik, projekciós képletet egybeessen a engedélyezve fordult egyikük 180 ° poskosti papír és megfelelnek az ugyanazon vegyület - mezovinnoy sav. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a molekulák a borkősav van egy szimmetriasíkkal. Mezovinnaya sav nem rendelkezik optikai aktivitással.

Szabály „gombot hidroxi-sav.” A oxisavakkal amelynek több királis centrumot, kapcsolódó D- vagy L-számot, amelyet a felső konfiguráció a királis centrum.

Ha összehasonlítjuk a két izomer az I. és a III, II és III, nyilvánvaló, hogy ezek nem enantiomerek. Ez a diasztereomerek - sztereoizomerek ugyanazon anyagok, amelyek nem tükörképei egymásnak, és különböző fizikai tulajdonságokkal (t ° olvadáspont, oldhatóság, stb).

Megfelelnek az általános meghatározása diasztereomerek képeznek cisz- és transz-izomerek, azzal jellemezve, hogy a különböző térbeli elrendezése a szubsztituensek síkjához képest p-kommunikáció.

10. A koncepció a abszolút konfigurációjú; R, S-jelölést RENDSZERKONFIGURÁCIÓ.

1961-ben, Kahn, Ingold és Prelog javasolt új rendszert sztereokémiái nómenklatúra, úgynevezett R, S - nómenklatúra. Ebben a rendszerben, hogy a szokásos kémiai neve kifejező jellemzőit a szerkezet egy királis vegyület előtagként hozzá szimbólumok „R” vagy „S”, szigorúan és egyértelműen meghatározza a konfigurációját királis elemek a molekula. Ez a rendszer lehetővé teszi alapján konfigurációs karaktert építeni egy valódi háromdimenziós szerkezetét.

Annak jelzésére, a konfiguráció az aszimmetriás szénatom szubsztituensek tartják annak érdekében, csökkenő precedenciasorrendben által meghatározott atomszámukon a periódusos DI Mengyelejev. Továbbá, sztereokémiái modellje a molekula kezeljük az előnyös oldala, azaz a úgy, hogy szubsztituens a legkevesebb szolgálati idő (általában hidrogén), irányult távolabb a megfigyelő.

Például, 2-butanol, a sorrendben: - OH> - C2 H5> - CH3> -H

Ha a szekvencia részesítendő maradék három szubsztituens csökken az óramutató járásával megegyező irányban, a konfigurációt jelöli R (a latin rectus -. Jobb). Ha a szolgálati idő a képviselők csökken az óramutató járásával ellentétesen, kiralitásától központ fogadja az S jel (a latin baljós -. Balra).

Az elsőbbségi szabályok. A szubsztituensek vannak elrendezve csökkenő sorrendjében sorszámait atomok közvetlenül kapcsolódik a kiralitáscentrumot (első réteg):

I> Br> Cl> S> P> F> O> N> C> H

Ha az első néhány atom a szubsztituensek azonosak, majd figyelni, hogy a sorszámot kapcsolódó atom (második réteg), stb

Ha ebben az esetben az egyik atom kapcsolódik egy másik kettős vagy hármas kötés, akkor az atomok meg kell kétszerezni, háromszorosára, rendre:

Elsőbbség izotópok, amelyek azonos sorszámot együtt csökken tömegszámú: T> D> H

Ha a molekula tartalmaz több kiralitáscentrumot, akkor a konfigurációt meghatároztuk az egyes központok.

11. KAPCSOLAT sztereokémiája C biológiai aktivitását.

A legtöbb metabolitok királis molekulák. A reakcióban az egyes királis molekulák más királis molekulák jelennek meg, és a különbségek a kémiai tulajdonságok. Az ilyen molekulák jellemzően kölcsönhatásba egyidejűleg több reakció központok, és a kölcsönhatás természetének függ kölcsönös orientáció. A metabolikus folyamatokat a sejt L-tejsav, az L-almasav, L-aminosavak, D-cukrok. A királis molekulák fehérjék, beépített L-aminosavak, foszfolipidek, vitaminok, hormonok, nukleinsavak. A sztereoizomerek alapját specifitását szubsztrát-enzim kölcsönhatás, hormon-receptor, antigén-antitest és mások. A farmakológiai hatás révén bizonyos gyógyszerek miatt kölcsönhatás a sejt-receptorok. Például, két enantiomer adrenalin legnagyobb farmakológiai hatást mutat R (-) epinefrin. S (+) adrenalin OH csoport a királis központ eltérően beállítani, és nem lép kölcsönhatásba a receptorral (tsiframi1,2,3 kijelölt központok interakció és a receptor).

Ennek az az oka specifitás komplementer kölcsönhatások - a kölcsönös megfelelő komplementer struktúrák (makromolekulák, koenzimek, szubsztrátok gyökök) által meghatározott térbeli szerkezetét és kémiai tulajdonságok (képesség a hidrogén és más kommunikációs). Csökkentett S-epinefrin aktivitása összehasonlítható a által mutatott aktivitásra dezoksiadrenalinom nem tartalmazó OH - csoport.

Hasonló minta jellemző számos más gyógyszerekkel. Így a jobbra forgató izopropiladrenalin (izadrin) mutat 800-szor nagyobb, mint a hörgőtágító hatás balra forgató. A gyógyszer tumorellenes hatás sarcolysine balra forgató enantiomer; forgató sarkolizin nem aktív.

Tehát a biológiai hatásait bioregulators (hormonok, vitaminok, antibiotikumok, stb), és elvileg a drogok jár a térbeli szerkezetét.