Cтраница 3
Некоторые из таких механизмов изображены на фиг. Предполагается, что рацемизация, трансаминирование и дегидратация серина включают ионизацию протона, связанного с а-углеродом аминокислотной части комплекса шиффова основания ( фиг. Присоединение протона по тому же положению этого оптически неактивного промежуточного продукта с последующим гидролизом приводит к реакции рацемизации ( фиг. Присоединение этого протона к карбонильному атому углерода с последующим гидролизом дает продукты трансаминирования, пиридоксамин и кетокислоту ( фиг. Полная реакция трансаминирования завершается обращением этого процесса - взаимодействием на начальной стадии пиридоксамина и второй кетокислоты, как показано уравнением ( VIII. В результате этой реакции регенерируется пиридоксаль и происходит превращение кетокислоты в аминокислоту. Наконец, неподелениая пара электронов может быть использована для удаления гидроксильного иона из соединения III, что дает соединение IV ( фиг. Гидролиз комплекса такого шиффова основания приводит к а-аминакриловой кислоте, которая самопроизвольно гидролизуется до пирувата. Подобные механизмы присущи и другим реакциям с участием пиридоксальфосфата. [31]
Изучение стереохимии реакций замещения, протекающих с участием карбониевых ионов и радикалов, явилось предметом многочисленных работ, начатых еще до 1930 г. Аналогичные исследования реакций карбанионов были начаты в 1936 г. с изучения относительных скоростей реакций рацемизации и замещения для С - Н - кислот. Уилсон и сотрудники [ 1а, в ] установили, что скорости обмена водород - дейтерий и рацемизации оптически активного 2-метил - 1-фенил-бутанона - 1 ( I) в системе диоксан - D2O - NaOD равны. В параллельном исследовании [16] было найдено, что катализируемое ацетат-ионом бро-мирование и рацемизация кетона I протекают с одинаковой скоростью. И в этом случае в качестве промежуточного продукта также рассматривается симметричный карбанион, который может подвергаться атаке с обеих сторон с равной вероятностью. [32]
Известно, что [ Со ( МНзМСНзЫНСН2СОО) ] ( М - метилглицин выступает как хелатный лиганд, образуя связи через N и О) дает оптически активные формы. Что является причиной возникновения асимметрии. Рацемизация и обмен протона вторичного амина описываются одним и тем же кинетическим уравнением ( скорость & [ комплекс ] [ ОН - ]), но для реакции обмена k в 4000 раз больше, чем для реакции рацемизации. [33]
Эта реакция обратима, так как она является протолитической реакцией. Ввиду того что кетоны являются слабыми кислотами, концентрация аниона мала. Когда анион вновь соединяется с протоном, образуются с равной вероятностью оба оптических антипода исходного кетона; соединение рацемизуется. Таким образом, в реакции рацемизации и в реакции галоидирования образуется один и тот же промежуточный продукт, причем его образование является медленной реакцией, определяющей скорость процесса. Следовательно, обе реакции должны обладать одинаковыми скоростями. Аналогичные рассуждения справедливы и для енола, возникающего в качестве промежуточного продукта при кислотном катализе, так как он тоже имеет плоскую конфигурацию. [34]
Ниже будет видно, что в условиях общего катализа кислотами и основаниями можно получить информацию о скорости переноса протона между катализатором и субстратом в одном направлении. То же самое справедливо для изотопного обмена и реакций рацемизации, которые интенсивно используются для целей исследования реакций переноса протона. [35]
Расчеты, выполненные на основе колебательных спектров, дали следующие частоты инверсии пирамиды ( и, тем самым, продолжительности жизни оптически активной. Это дает возможность получать достаточно устойчивые оптически активные соединения с асимметрическим атомом фосфора. Так, например, метилпропилфенилфосфин медленно рацемизуется в кипящем толуоле; энергия активации реакции рацемизации составляет около 100 кДж / моль. [36]
Скорость потери оптической активности водных растворов этих соединений варьируется от исключительно высокой до исключительно низкой. Во многих случаях скорость такова, что она не может быть определена обычными методами. Реакции рацемизации - частный случай реакций изомеризации и обычно являются также реакциями замещения или обмена. Близость этих процессов иллюстрируется тем, что в этой главе часто приходилось ссылаться на реакции рацемизации в связи со стереохимией реакций замещения и изомеризации. В этом разделе приведено несколько примеров реакций с различными типами механизмов рацемизации. Такие механизмы реакций удобно классифицировать и обсуждать как внутри - или межмолекулярные. [37]
Эта энергия соответствует энергии активации реакции рацемизации аминов. Оптический изомер устойчив при комнатной температуре только в том случае, если энергия активации его рацемизации больше - 25 ккал / молъ. Таким образом, при комнатной температуре получение устойчивых оптических антиподов третичных аминов невозможно; однако при низкой температуре теоретически это должно быть возможным. Были вычислены энергии активации молекулярных колебаний для соединений нескольких элементов группы азота, причем результаты были выражены числом, характеризующим температуру, при которой период полураспада реакции рацемизации равен 2 час. Отсюда следует, что триалкиларсин и триалкилстибин с тремя различными заместителями могут существовать в виде устойчивых при комнатной температуре оптических антиподов. [38]
Эта энергия соответствует энергии активации реакции рацемизации аминов. Оптический изомер устойчив при комнатной температуре только в том случае, если энергия активации его рацемизации больше - 25 ккал / моль. Таким образом, при комнатной температуре получение устойчивых оптических антиподов третичных аминов невозможно; однако при низкой температуре теоретически это должно быть возможным. Были вычислены энергии активации молекулярных колебаний для соединений нескольких элементов группы азота, причем результаты были выражены числом, характеризующим температуру, при которой период полураспада реакции рацемизации равен 2 час. Отсюда следует, что триалкиларсин и триалкилстибии с тремя различными заместителями могут существовать в виде устойчивых при комнатной температуре оптических антиподов. [39]
Этот фермент, названный аланинрацемазой, был найден затем в клетках других микроорганизмов, в том числе у Leuconostoc mesenteroides, Escherichia coll, Bacillus subtllis и Pseudomonas fluorescens. Установлено, что добавление пирид-оксальфосфата значительно активирует очищенный фермент, тогда как пиридоксаминфосфат подобного действия не оказывает. Пировиноградная кислота в ходе реакции рацемизации не образуется. Скорость ферментативного превращения каждого из оптических изомеров аланина в рацемат одинакова. Фермент строго специфически катализирует реакцию рацемизации аланина; другие аминокислоты, например а-аминомасляная кислота, цистеин, серии, лейцин, треонин, пролин, оксипролин, лизин, аргинин, гистидин, тирозин, триптофан, аспарагиновая кислота и глутаминовая кислота, не подвергаются рацемизации. Участие витамина В6 в действии рацемазы послужило поводом к изучению неферментативных реакций рацемизации с участием пиридоксаля. Эти исследования привели к выводу, что механизм реакции рацемизации заключается в образовании шиффова основания из пиридоксаля и аминокислоты; при обратимых таутомерных превращениях этого промежуточного комплекса временно возникает двойная связь между а-углеродным атомом и азотом аминогруппы ( стр. [40]
Оказалось возможным привести изящное доказательство в пользу промежуточного образования аниона при исследовании енолизации оптически активного ( -) - ментил-а-фениладетоацетата. При обработке основанием ( пиперидином) в гексано-вом растворе правовращающий изомер кетоформы этого эфира енолизируется, но одновременно он рацемизуется со значительно большей скоростью. Скорость енолизации измеряется титрованием енола бромом, а скорость рацемизации - поляриметрическим путем; равновесная смесь содержит 71 % енола. За время, необходимое для рацемизации 2 / з превращающегося кетонного изомера, енолизируется всего 1 / 3 последнего. Отсюда следует, что енол не может быть промежуточным продуктом реакции рацемизации; необходимо принять существование общего промежуточного продукта, в котором молекулярная асимметрия уничтожается. [41]
Исследования механизма комплексных ионов обычно проводили в водных растворах. Это обусловлено общим интересом к той среде, в которой обычно проводятся реакции, а также малой растворимостью комплексов в других растворителях. Как было показано, прямого замещения одного лиганда на другой в водной среде обычно не происходит вследствие образования акво-комплексов. Подходящим растворителем мог бы быть метанол, поскольку соответствующие комплексы, такие, как Со ( МНз) 5СНзОН3, неустойчивы. Таким образом, в метаноле хлоро-комплекс при равновесии остается почти полностью хлоро-комплексом, хотя могут происходить реакции рацемизации, изомеризации и обмена. [42]
Этот фермент, названный аланинрацемазой, был найден затем в клетках других микроорганизмов, в том числе у Leuconostoc mesenteroides, Escherichia coll, Bacillus subtllis и Pseudomonas fluorescens. Установлено, что добавление пирид-оксальфосфата значительно активирует очищенный фермент, тогда как пиридоксаминфосфат подобного действия не оказывает. Пировиноградная кислота в ходе реакции рацемизации не образуется. Скорость ферментативного превращения каждого из оптических изомеров аланина в рацемат одинакова. Фермент строго специфически катализирует реакцию рацемизации аланина; другие аминокислоты, например а-аминомасляная кислота, цистеин, серии, лейцин, треонин, пролин, оксипролин, лизин, аргинин, гистидин, тирозин, триптофан, аспарагиновая кислота и глутаминовая кислота, не подвергаются рацемизации. Участие витамина В6 в действии рацемазы послужило поводом к изучению неферментативных реакций рацемизации с участием пиридоксаля. Эти исследования привели к выводу, что механизм реакции рацемизации заключается в образовании шиффова основания из пиридоксаля и аминокислоты; при обратимых таутомерных превращениях этого промежуточного комплекса временно возникает двойная связь между а-углеродным атомом и азотом аминогруппы ( стр. [43]
Этот фермент, названный аланинрацемазой, был найден затем в клетках других микроорганизмов, в том числе у Leuconostoc mesenteroides, Escherichia coll, Bacillus subtllis и Pseudomonas fluorescens. Установлено, что добавление пирид-оксальфосфата значительно активирует очищенный фермент, тогда как пиридоксаминфосфат подобного действия не оказывает. Пировиноградная кислота в ходе реакции рацемизации не образуется. Скорость ферментативного превращения каждого из оптических изомеров аланина в рацемат одинакова. Фермент строго специфически катализирует реакцию рацемизации аланина; другие аминокислоты, например а-аминомасляная кислота, цистеин, серии, лейцин, треонин, пролин, оксипролин, лизин, аргинин, гистидин, тирозин, триптофан, аспарагиновая кислота и глутаминовая кислота, не подвергаются рацемизации. Участие витамина В6 в действии рацемазы послужило поводом к изучению неферментативных реакций рацемизации с участием пиридоксаля. Эти исследования привели к выводу, что механизм реакции рацемизации заключается в образовании шиффова основания из пиридоксаля и аминокислоты; при обратимых таутомерных превращениях этого промежуточного комплекса временно возникает двойная связь между а-углеродным атомом и азотом аминогруппы ( стр. [44]