Стереохимическая специфичность

Cтраница 3

Действие тетраацетата свинца сходно с действием периодата, однако на практике между этими реагентами существуют значительные различия. Прежде всего, если периодат применяется почти исключительно в водной среде, окисление тетраацетатом свинца проводят обычно в уксусной кислоте, реже в бензоле, хлороформе или пиридине, что позволяет окислять соединения, нерастворимые в воде. По стерическим требованиям тетра-ацетат свинца в значительной мере сходен с периодатом; считается, что и в этом случае реакция протекает через пятичленное промежуточное соединение. Однако весьма существенно, что для тетраацетата свинца характерна более высокая структурная и стереохимическая специфичность. Так, быстрее всего происходит расщепление а-гликолей, включающих полуацетальный гидроксил, несколько медленнее - ациклических гликолей, еще медленнее - циклических. [31]

Первоначальные попытки объяснить действие ферментов основывались на допущении, что фермент действует на субстрат просто своим присутствием. Например, Барендрехт [4] в 1904 г. высказал предположение, что молекулы субстрата поглощают испускаемое ферментом излучение, вследствие чего активируются и приобретают способность реагировать. Большинство исследователей считают, что для проявления каталитической активности необходимо образование комплекса фермента с субстратом. Исторически представление о соединении фермента и субстрата развилось в связи с попытками объяснить высокую стереохимическую специфичность ферментов по отношению к соответствующим субстратам. [32]

В настоящее время представление об активном центре со строго определенными стерическими свойствами дает наиболее логическое объяснение одному из важных свойств ферментов как катализаторов, а именно их очень высокой специфичности. Ферменты специфичны для определенных типов реакций, например для гидролиза некоторых связей или переноса некоторых групп, и могут быть специфичными даже в отношении определенного количества субстратов среди большого числа других, обладающих такими же связями. Если не во всех, то по крайней мере в большинстве случаев ферменты катализируют реакции только одного из пары оптических энантиоморфных изомеров. Таким образом, любые детальные механизмы ферментативных реакций должны быть в состоянии объяснить химическую и стереохимическую специфичность. Связанные с этим проблемы часто аналогичны тем, с которыми приходится сталкиваться при интерпретации механизма действия катализаторов циглеровского типа ( см. разд. [33]

Активностью определяется специфичность катализатора ( см. гл. Кинетическое измерение распространяется сперва на единственный субстрат, на который мы действуем определенным катализатором. Если мы теперь сменим субстрат, то обнаружатся в большинстве случаев существенные различия в скорости реакции. Под специфичностью мы понимаем именно эти различия: чем они больше, тем специфичнее катализатор. Мы различаем структурнохимическую и стереохимическую специфичность в зависимости от того, обладают ли субстраты различным строением или только разной конфигурацией. Для некоторых органических катализаторов характерна высокая специфичность, более высокая специфичность других катализаторов может быть вызвана искусственно путем замещения. [34]

Схема, иллюстрирующая механизм SN2W с образованием но-дородных связей ( пунктирные линии с молекулами воды во второй координационной сфере. [35]

На рис. 3.8 показан предельный случай, когда молекула воды образует водородные связи и с уходящим хлорид-ионом, и с инертной молекулой аммиака. Достоинство такого учета образования водородных связей заключается в том, что при этом молекула воды попадает по назначению. В данном случае речь идет о том, что нуклеофил оказывает помощь в реализации механизма, так как сольватация уходящей группы всегда предполагается. В названии не подчеркивается стереохимическая специфичность, наличие или отсутствие водородной связи. Таким образом, механизм диссоциации с помощью растворителя может быть цис - или транс-атакой. [36]

Аналогичные наблюдения были сделаны и над ферментом лактикодегидразой. Дегидраза, действующая на фосфоглицераль-дегид, способна даже кристаллизоваться в соединении с ДПН. Ферменты, относящиеся к группе фосфорилаз, также, по-видимому, образуют промежуточные соединения. Функции белка в ферментных системах, несомненно, тесно связаны со стерическими факторами. Еще в 1941 г. для объяснения явлений стереохимической специфичности Бергман и Фрутон высказали предположение, что субстрат присоединяется к ферменту, по крайней мере, в трех точках. Точки, в которых тот или иной субстрат связан с белком фермента, необязательно должны обладать каталитической активностью. Наоборот, лишь немногие из них входят в состав активного центра; большинство играет роль фиксаторов, создающих благоприятное для реакции геометрическое расположение его участников. К сожалению, точное описание соответствующей геометрической картины чрезвычайно затруднительно, и предлагаемые различными авторами схемы носят неопределенный характер. [37]

Фишер первоначально, очевидно, рассматривал скорее как остроумное образное сравнение. Недавно Леттре [50, 51] на основе этого сравнения разработал теорию для случаев абсолютной стереоспецифичности, которая встречается лишь у карбогидраз. Леттре рассматривает промежуточные вещества абсолютно специфических ферментов как частичные рацематы. Если представить себе, что такие непрочные аддукты являются необходимыми предварительными ступенями промежуточных веществ, образованных главной валентностью, то теория Леттре, очевидно, согласуется и с глав-новалентной теорией ферментов. К сожалению, до сих пор отсутствуют опыты на моделях. В пользу вышеизложенной теории говорит, однако, тот факт, что абсолютная стереохимическая специфичность ферментов всегда связана со значительной структурной специфичностью подобно тому, как частичные рацематы также образуются лишь внутри ограниченной части структуры. [38]

Страницы: 1 2 3