Дисперсия в конформационном анализ

Измерение спектров дисперсии оптического вращения (ДОВ) и кругового дихроизма (КД) получило широкое распространение как метод конформационного анализа оптически активных соединений. Особенно методы ДОВ и КД используются в органической химии, биохимии, энзимологии и молекулярной биологии. Данными методами исследуются белки, аминокислоты, нуклеиновые кислоты, стероиды, углеводы и полисахариды, вирусы, митохондрии, рибосомы, фармакологические средства, синтетические полимеры, координационные соединения, неорганические и редкоземельные комплексы, кристаллы, суопензии и пленки и т. п. и решаются следующие задачи 1) определение по эмпирическим пра вилам конформации и ее изменений под действием различных физико-химических воздействий 2) изучение механизма и кинетики химических реакций (особенно ферментативных) 3) получение стереохимических характеристик 4) измерение концентраций оптически активных веществ 5) определение спиральности макромолекул 6) получение электронных характеристик молекул 7) исследование влияния низких температур на конформацию соединений 8) влияние фазовых переходов типа твердое тело — жидкость — газ на изменение структуры. [c.32]

Спектры дисперсии оптического вращения и спектры кругового дихроизма, которые в значительной степени заменили первые в качестве главного хироптического метода исследования, применяются к оптически активным (хиральным) кетонам. Такие спектральные исследования особенно важны для определения относительных и абсолютных конфигураций и в конформационном анализе. Способные к поляризации -заместители, такие как галогены, гидрокси- или ацетоксигруппы, а,р- и р, у-ненасыщенные группировки, приводят к сильным эффектам Коттона в ультрафиолетовой области спектра к таким же эффектам могут приводить подходящим образом расположенные удаленные заместители. Этот предмет подробно изложен в монографии [484]. Ссылки на более поздние работы и важный вклад в эмпирическую теорию метода см. в работе [485]. [c.679]

Книга состоит из введения и 7 глав. В гл. 1 рассмотрено применение представлений конформационного анализа к ациклическим соединениям. Содержанием гл. 2 является приложение принципов конформационного анализа к производным цикло-гексана. Гл. 3 касается применения физических методов (в том числе ЯМР-спектроскопии, масс-спектрометрии и дисперсии оптического вращения) для решения структурных и стереохимических проблем. В гл. 4 дано применение конформационного анализа к циклическим системам всех размеров, включая конденсированные циклы и гетероциклические соединения. Гл. 5 посвящена приложению конформационного анализа к стероидам, тритерпеноидам и алкалоидам. Конформационный анализ углеводов рассмотрен в гл. 6. В гл. 7 приведена таблица и методы априорного вычисления энергий конформаций производных циклогексана. [c.6]

Хотя конформационный анализ дает информацию только об относительной конфигурации, все приведенные структурные формулы правильно отражают абсолютную конфигурацию. Такое предположение было впервые высказано на основании изучения разностей молекулярных вращений [272] и дисперсии оптического вращения [273]. Недавно это было подтверждено )езультатами асимметрического синтеза, в котором участвовал иохимбин 274]. [c.385]

В методе дисперсии оптического вращения для стереохимиче-ских исследований имеет значение в первую очередь знак и амплитуда эффекта Коттона — характерного экстремума на кривой дисперсии оптического вращения в районе полосы УФ-поглоще-ния данного соединения. Эти величины зависят от асимметрии электрического и магнитного поля, в котором находятся хромофор, т. е. определяются структурой и конформацией молекулы. Для целей конформационного анализа сложных органических соединений имеет значение пока лишь эмпирический подход сравнение ривых дисперсии оптического вращения исследуемого соединения и дисперсионных кривых соединений с фиксированной конформацией. Аналогичную, по существу, информацию можно получить и из спектров кругового дихроизма исследуемого соединения [c.123]

Начало и раннее развитие конформационного анализа в органической химии в Англии [65 делают особенно подходящим рассмотрение здесь той роли, которую играют КД и ДОВ в стереохимии. Огромные возможности метода ДОВ при изучении конформаций и чувствительность этого метода к малейшим изменениям конформации были достаточно давно отмечены в работах [19, 26, 34, 66, 67]. За прошедшие с того времени годы появилось так много статей, посвященных обнаружению или описанию конформационных изменений, что в рамках этой лекции невозможно дать даже краткий их обзор. Поэтому будет приведено всего несколько примеров, которые позволят показать цель и направление работ, проводимых в этой области. Самый важный вклад дисперсия оптического вращения (и, следовательно, круговой дихроизм) вносит в изучение конформаций. Лучше всего показать это на простом примере. [c.31]

Из вышеизложенного должно быть ясно, что хотя в отношении применения в органической химии методы дисперсии оптического вращения и кругового дихроизма во многом совпадают, в некоторых областях они очень хорошо дополняют друг друга. Использование этих методов в значительной степени способствовало развитию стереохимии и в особенности конформационного анализа. Здесь можно ожидать крупных успехов, если только дальнейшее усовершенствование техники эксперимента будет идти в ногу с требованиями и интересами химиков. [c.41]

В работе [35] при изучении термической денатурации лизоцима методами дифференциальной сканирующей калориметрии нашли, что этот процесс происходит при 74 1°С (ДЯ=120 10 ккал/моль, А5 = 350 э. е.), что почти совпадает с данными для третьего конформационного перехода лизоцима (см. рис. 19), выявленного с помощью ультразвуковой инактивации (71° С, ДЯ=110 ккал/моль, А5 = 320 э. с.). Следует, однако, подчеркнуть, что методы оптического поглощения или дисперсии оптического вращения дают информацию о состоянии всей глобулы фермента в целом, в то время как метод ультразвуковой инактивации отражает конформационное состояние активного центра. В любом случае наличие целого ряда структурных переходов молекулы лизоцима и его активного центра при температурах выше 20° С показывает, что распространение выводов рентгеноструктурного анализа лизоцима, как и других методов структурного анализа фермента, на иные условия следует проводить с достаточной осторожностью. [c.162]

Различия в конформации разных белков и конформационные изменения, сопровождающие связывание лигандов или изменение окислительного состояния железа обнаруживаются методом рентгеноструктурного анализа. Некоторые примеры уже были приведены в разд. 7.4. Ниже мы опишем еще несколько примеров (см. также работу [94]). Различия структуры вокруг дистального координационного центра включают наличие или отсутствие групп, способных образовать водородную связь (разд. 7.4), т. е. они отражают явные различия сольватации лиганда. О конформационных переходах и различиях в конформации разных белков можно судить также по данным ЯМР, спектрам кругового дихроизма и дисперсии оптического вращения (см., например, работу [204] и ссылки в работе [8]). Особенно интересен тот факт, что связывание СО или кислорода вызывает существенные изменения спектров кругового дихроизма гемоглобина, небольшие изменения спектра кругового дихроизма изолированных химически модифицированных р-це-пей и совсем не влияет на спектры миоглобина или изолированных и химически модифицированных а-цепей [41]. Этот результат представляет собой веский аргумент в пользу предположения о том, что белок имеет более гибкую структуру в гемоглобине, чем в миоглобине. Такой вывод подтверждается и при исследовании моделей этих двух белков [169]. Различная гибкость, вероятно, связана с тем, что в гемоглобине атом железа может далеко выходить за пределы плоскости порфиринового кольца, тогда как в миоглобине такое искажение структуры гема не наблюдается (табл. 14). [c.174]

Второй пример ]71] показывает, как результаты измерения дисперсии оптического вращения могут привести к сомнительным выводам, если нет количественной информации. Одной из давних проблем конформационного анализа была конформация ц с-декалонов-2, для которых возможны две креслообразные формы стероидная (IX) и нестероидная (X) конформации. Вначале 72] предполагали, что 1(ис-10-метилдекалон-2 существует в нестероидной форме (Ха). Противоположный вывод был сделан 166] на основании сравнения кривых ДОВ оптически активных г с-10-метилдекалона-2 и 5р-3-кетосте-роидов, которые могут существовать в стероидной конформации из-за дополнительного соединения В/С колец. Было предсказано [73], что в любом случае разность энергии между 1Ха и 1X6 должна быть очень мала. [c.32]

Один из создателей конформацион-ного анализа. Работал также в обл. химии природных соед. Исследуя стероиды и терпены, объяснил (1950) различие в реакционной способности одинаковых заместителей, находящихся в одинаковом окружении, их разными конформа-циоиными состояниями. Применил идеи конформационного анализа для объяснения дисперсии оптического вращения и адсорбционной способности ИК- и ЯМР-спектров. Предложил (1953) правила, устанавливающие связь условий восстановления карбонильной группы в замещенных циклогексанонах с конфигурацией и конформацией гидроксильной группы в образующемся спирте (правила Бартона). Открыл (I960) фотохимическую перегруппировку нитритов в нитро-зосоединения и далее в оксимы (р-ция Бартона), что дало простой метод синтеза альдостерона. Обнаружил (1960) фотохимическое расщепление колец аренонов. Предложил метод синтеза тетрациклина, имитирующий его продуцирование микроорганизмами. Исследовал пиролиз хлорорганических соед. (1942—1952), аутоокисление карб-анионов (1960). Изучал роль ферментов в процессах биосинтеза и пути их биогенеза. [c.34]

Осн. работы относятся к физич. орг. химии. Свои первые исследования посвятил изучению дисперсии электромагнитных волн, определению диэлектрической проницаемости хим. соед. Применил новейшие методы исследования сте-реохимической структуры. В 1950-х занимался актуальным в то время конформационным анализом. Провел (1923—1926) измерения аномальной дисперсии и абсорбции микроволн жидкими спиртами, что явилось первым экснеримен. подтверждением теории полярных молекул Дебая. [c.298]

Методы исследования пространственного строения белков и пептидов в растворе. Конформационные состояния белков и пептидов в растворе исследуются различными методами, каждый из которых имеет свои достоинстаа и ограничения. Информацию о вторичной структуре можно получить из ультрафиолетовых спектров поглощения в области ISO — 210 нм как показали исследования регулярных полипептидов (например, полилизина), а-спираль имеет меньшее (гипохромизм), а Р-структура большее (гиперхромизм) поглощение, чем неупорядоченный клубок. В течение долгого времени процентное содержание а-спиральных структур оценивали по кривым дисперсии оптического вращения (уравнение Моф-фита, 1956). В настоящее аремя содержание различных типов аторичных структур определяется из спектров кругового дихроизма (КД) на основе сравнения спектров пептидов и белков с кривыми КД канонических вторичных структур, полученных для регулярных полипептидов (Э. Блоут, 1961) (рис. 64) или выведенных на основе анализа кривых КД ряда белков с установленной пространственной структурой в кристалле. [c.111]

Этот метод, основанный на из.менении оптического вращения с изменением длии волн монохро.матического света, дает дополнительную информацию о структуре белка. Для синтетических полипептидов, таких, как поли-Ь-глутами-иовая кислота, кривые дисперсии различны для конфор.мацин неупорядоченного клубка, образующегося при pH 7 и спиральной конфор.мацни, образующейся прн pH 4,3 (рис. 6.18). Различие кривых дисперсии обнаружено также для нативны.х и денатурированных белков. Для расчета процентного содержания спиральных фор.м в белках используются различные фор.мулы, выведенные тео-ретически.м или эмпирическим путе.м. Однако в настоящее время приходится констатировать, что такого рода методы не могут давать точных абсолютны. значений, а способны лишь регистрировать из.менения в содержании а-спиральных форм у глобулярных белков, многие из которых имеют всего О—10%, а другие — до 70—80% аминокислотных остатков в этой конфигурации. Эти. методы представляют особую ценность при наблюдении конформационных переходов в белках, в то время как точное определение конформации и процента спи-ральности достигается сейчас лишь на основе данных рентгеноструктурного анализа. [c.202]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология