Реакции, скорости которых зависят от конформаций

Для многих реакций вопрос, какая группа будет мигрировать, не возникает. В реакциях Гофмана, Курциуса и им подобных способна мигрировать лишь одна-единственная группа и миграционную способность можно оценить только сравнением относительных скоростей перегруппировок различных соединений. В других соединениях имеются по две или более потенциальных мигрирующих групп, но их миграция зависит от геометрии молекулы. Примером может служить перегруппировка Бекмана (реакция 18-20) при этом мигрирует только группа, находящаяся в транс-положении к ОН-группе. В соединениях, где нет ограничений такого типа, могут проявляться эффекты заслонения (см. разд. 17.7), и будет мигрировать та группа, которая дает продукт с более устойчивой конформацией [30]. Однако в некоторых реакциях, особенно в пинаколиновой перегруппировке (реакция 18-2) и перегруппировке Вагнера — Ме-ёрвейна (реакция 18-1), в молекуле может быть несколько групп, которые по крайней мере геометрически, имеют приблизительно равные возможности для миграции. Такие реакции поэтому часто использовали для прямого изучения относительной миграционной способности. В пинаколиновой перегруппировке имеются дополнительные сложности, поскольку не ясно, какая из ОН-групп отрывается, а миграция осуществляется только при условии удаления ОН-группы от соседнего атома углерода. [c.118]

Арины являются очень активными диенофилами, дающими с разнообразными диенами аддукты Дильса — Альдера, например (97), часто с очень высоким выходом [89]. Эти реакции часто используются при изучении механизмов реакций как тест на присутствие аринов. Особенно часто применяют для этих целей тетра-циклон, фуран или 1,3-дифенилизобензофуран, которые дают высокие выходы. Реакция [4 + 2]-циклоприсоединения стереоспецифична, т. е. образуется только ыс-аддукт (136), и поэтому эта реакция долл<на быть синхронной [схема (74)]. Это согласуется с симметричным синглетным основным состоянием дегндробензола и разрешенной синхронной реакцией, проходящей супраповерхностно для обоих компонентов дегндробензола и диена (135). Некоторые наблюдения подтверждают, что эта реакция действительно является синхронной. Прежде всего скорость ее зависит от легкости достижения диеном плоской ис-конформации, необходимой для максимального перекрывания орбиталей в (135). Соединения, в которых плоская ц с-конформация пространственно дестабилизо-вана, дают очень мало [4 + 2]-аддуктов, а дегидробензол димери- [c.614]

Конечно, прямой доступ к иону железа для лигандов закрыт аминокислотами, особенно дистальным гистидином. Как уже отмечалось, один из атомов азота имидазольного кольца гистидина обращен к железу, а другой фактически находится на поверхности, так что этот гетероцикл может работать как своего рода люк, перекрывающий лигандную полость. Поэтому связывание любого лиганда представляет собой сложный процесс, включающий промежуточные изменения конформации белка, например поворот гистидина Е7 вокруг его связи Са —Сз или небольшое искажение структуры спирали Е [161]. Тем не менее скорость связывания кислорода исключительно велика. Константа скорости реакции второго порядка при 20°С для различных миоглобинов находится в интервале 1,0-10 — 1,9-10 дм -моль с [определенные к настоящему времени значения свободной энергии активации для этих процессов составили в трех случаях 23,0, 23,0 и 29,3 кДж/моль (5,5, 5,5 и 7,0 ккал/моль) соответственно], а константы скорости для изолированных, но слегка модифицированных а- и 3-цепей составили 5-10 — 8-10 дм моль с , тогда как для мономерного гемоглобина hironomus получено более высокое значение 3-10 дм -моль 1-с [6]. Для гемоглобйнов кинетика реакции имеет сложный характер вследствие изменений четвертичной структуры, однако константы скорости и в этом случае попадают в интервал 10 — 10 дм моль с . Константы скорости отщепления кислорода составляют 10—70 с , а соответствующие энергии активации равны 80—88 кДж/моль (19—21 ккал/моль) для миоглобинов и 10— 15 с и 67—105 кДж/моль (16—25 ккал/моль) для большинства гемоглобйнов (эти значения сильно зависят от pH). Библиографию по этому вопросу см. в работе [8]. Даже если гистидин существенно уменьшает величину константы скорости, которая была в отсутствие белка, наблюдаемые скорости вполне достаточны для физиологических потребностей. Мутантные гемоглобины, в которых гистидин замещен на аргинин или тирозин, обнаруживают несколько более высокие скорости, особенно в реакциях с СО [8]. Некоторые гемоглобины с очень малыми константами скорости диссоциации ( 10 с 1), которые явно не могут функционировать как переносчики кислорода, встречаются у нематод [91]. [c.163]

РЕАКЦИИ, СКОРОСТИ КОТОРЫХ ЗАВИСЯТ ОТ КОНФОРМАЦИЙ [c.490]

Реакции, скорости которых зависят от конформаций 491 [c.491]

Следует подчеркнуть, что в противоположность отношению скоростей реакций индивидуальных конформаций, которое зависит [c.48]

Расщепление гликоля перйодатом (а также тетраацетатом свинца) включает циклическое промежуточное соединение, которое обычно считают пятичленным, и поэтому скорость данной реакции сильно зависит от величины двугранного угла между обеими гидроксильными группами. Для полной интерпретации скорости и направления действия перйодата на углеводы (см. обзор [213]) часто необходимо использовать конформационный анализ, и в свою очередь данная реакция может дать сведения относительно конформаций сахаров. Химия углеводов предоставила первые примеры 1,2-диолов, устойчивых к периодатному [c.504]

Благодаря новейшим данным о стереохимических изменениях, происходящих при ферментативном катализе и регуляции активности ферментов, мы можем ответить на эти вопросы с достаточной определенностью. В том, что структура белков существенно зависит от слабых связей, действительно есть больщой смысл . Взаимодействие ферментов с субстратами и с модуляторами ферментов в большинстве случаев, если не всегда,, сопровождается изменениями в третичной и четвертичной структуре фермента. С точки зрения стереохимии эти изменения могут быть большими или незначительными для биологической, функции они абсолютно необходимы. Скорость, с которой фермент катализирует определенную химическую реакцию, вероятно, зависит от того, насколько быстро его конформация может подвергнуться обратимому изменению в результате фер-мент-субстратных взаимодействий. Надлежащая реакция фермента на присоединение регулирующего метаболита тоже зависит от способности фермента изменять свою структуру высшего порядка. В одних случаях эти изменения затрагивают третичную конформацию фермента, в других (например, в случае гликогенфосфорилазы) регуляторный эффект связан с изменением четвертичной структуры. [c.215]

Уравнение (6) сразу показывает, что константа скорости реакции для замещенного циклогексана зависит от молярных долей экваториальной и аксиальной форм и от констант скоростей, с которыми реагируют эти индивидуальные конформации. Несколько примеров поясняет это соотношение. [c.228]

Примером реакции такого типа является полимеризация триоксана в циклогексане. Детальные исследования, в которых наряду с морфологическим и термодинамическим изучением образующегося полимера исследовался механизм и кинетика образования полимерных кристаллов полиоксиметилена при полимеризации триоксана в циклогексане, позволяют сделать вывод о том, что при такой реакции образуются кристаллы, состоящие из макромолекул в полностью выпрямленных конформациях 53]. Результаты электронно-микроскопического исследования показывают, что на ранних стадиях полимеризации образуются игольчатые кристаллы, а рост кристаллов происходит по их боковым сторонам и вдоль ориентации макромолекул в кристалле. Изменение размеров кристаллов и степени превращения линейно зависит от продолжительности полимеризации. Постоянство скоростей полимеризации и роста кристаллов, несмотря на уменьшение концентрации мономера, свидетельствует о том, что рост кристаллов и полимеризация происходят путем последовательного присоединения мономера к активным концам растущих цепей и не зависят от диффузии мономера. Температура плавления полученного таким образом полимера оказывается значительно выше Тт образцов, закристаллизованных иными способами, и равна температуре плавления полиоксиметилена, полученного твердофазной полимеризацией. [c.140]

В данном случае, так же как и раньше, принято, что относительные скорости конкурирующих реакций — образование мезо-форыы и образование (5,5)-изомера — зависят от относительных количеств конформеров исходных веществ (разд. 4.321. Если же относительные скорости зависят от относительной устойчивости двух переходных состояний, то все равно приходят к тому же самому выводу скорости образования двух продуктов не будут одинаковыми — в данном случае вследствие того, что переходные состояния не являются зеркальными изображениями друг друга и, следовательно, устойчивость их будет различна. (Можно даже предсказать, что мезо-форш будет преобладать, поскольку то же самое взаимоотношение между метильными группами, которое делает конформацию I более устойчивой, сделает более устойчивым переходное состояние, соответствующее конформации I.) [c.222]

Концепция, согласно которой активный центр фермента уменьшает свободную знергию активации, обеспечивая максимальное связывание для переходного состояния, шире, чем термины напряжение или искажение . Невозможно, однако, провести четкую грань между различными механизмами, сущность которых заключается в использовании энергии связывания субстрата для уменьшения свободной энергии активации реакции. Так, электростатическая дестабилизация пиридина или тиоэфира отрицательным зарядом может осуществляться лишь в том случае, если эти группы приходят в соприкосновение с отрицательным зарядом за счет связывающих сил остальной части молекулы. Даже обычный тип папря кения трудно отличить от механизма индуцированной ориентации реагирующих групп каждая данная молекула проводит разное время в различных конформациях, зависящее от энергий и энтропий каждой конформации, и связывание на активном центре одной из этих конформаций, которая легче всего ведет к образованию переходного состояния, оплачивается менее предпочтительной свободной энергией связывания. Так как ускорение реакции зависит от стабилизации связыванием такой особой конформации, то совершенно безразлично, вызы вается ли малая вероятность этой конформации за счет неблагоприятной энтропии или энтальпии. Представление об оптимальном связывании переходного состояния можно даже использовать для объяснения увеличения скорости, которое является результатом сближения двух реагентов из разбавленного раствора на активном центре. [c.227]

Если конформационное изменение индуцируется силами связывания субстрата, как в механизмах индуцированного соответствия или деформационном, индуцирующие силы не могут быть одинаковыми для различных субстратов, и маловероятно, однако не невозмоншо, что для различных субстратов будут наблюдаться одинаковые скорости. Если конформационные изменения являются спонтанными и происходят в присутствии и в отсутствие субстрата, они не могут вызвать индуцирования напряжения, но могут привести к изменению каталитически активной конформации фермента. Такое изменение может произойти со скоростью, которая не зависит от природы субстрата. В связи с этим интересно отметить, что максимальные константы скорости для реакции родственных субстратов, которые, как полагают, имеют общее ковалентное промежуточное соединение, часто точно не эквивалентны. Такие малые различия, которые, по-видимому, превышают экспериментальные ошибки определения констант скоростей, наблюдаются, например, для папаина и ацетилхолинэстеразы [59]. Причиной этого может быть либо то, что разложение общего ковалентного промежуточного соединения не является полностью лимитирующей стадией, так как скорость его образования вносит известный вклад в наблюдаемую максимальную скорость реакции, или то, что скорость определяющей стадией является конформационное изменение, а не разложение промежуточного соединения. [c.244]

Взаимодействие, обусловливающее небольшое различие в энергии между крайними конформационными положениями этана, становится более ощутимым для молекул с объемными заместителями у атома углерода. Так, 1,2-дибромоэтан имеет три заторможенные конформации, одна из которых с максимальным разделением объемных атомов брома имеет самую изкую энергию, и три заслоненные конформации, где наиболь-щей энергией обладает та структура, у которой две связи С—Вг находятся в заслоненном положении, что приводит к самому тесному сближению больших атомов брома. В каждый момент времени в образце этого соединения наиболее существенная часть молекул находится в конформационных состояниях, близких к конформациям с самой низкой энергией, и только мельчайшая доля молекул имеет структуру заслоненных конформаций с высокой энергией. Точно такие же рассуждения применимы для любой системы с простыми связями, где может осуществляться свободное вращение. Выбор предпочтительной конформации, сделанный на примере молекул дибромоэтана, также хорошо можно использовать для конформеров, образующихся при вращении вокруг центральной связи бутана. В тех случаях, когда химические свойства этих или других соединений зависят от точной формы молекулы, конформационный выбор может оказаться очень важным для определения направления или скорости реакции. [c.210]

Общая скорость реакции определяется, как всегда, скоростью, с которой образуются радикалы. Однако относительная скорость образования леезо-формы или рацемата зависит от того, каким образом выгоднее этим радикалам соединиться друг с другом, иными словами от энергии переходных состояний к конформациям I и II. Какая конформация обладает меньшей энергией, можно решить, даже не зная сравнительного объема групп СООСНз и СН,СООСНз. Важно, что одна из них более объемиста и, следовательно, более сильное взаимодействие характеризует конформацию II, где в скошенном положении находятся одинаковые заместители. Одно из общих правил конформационного анализа заключается в том, что энергию конформации в первую очередь определяет наибольшее взаимодействие. Например, если СООСНз-группа больше других, то конформация II мепее выгодна, так как в ней такие группы находятся в скошенном положении, тогда как в конформации I они удалены одна от другой. Если более объемиста группа СНзСООСНз, то в отношении этой группы применимо то же рассуждение. Итак, преимущественно должна образовываться конформация I, т. е. л4 зо-форма, что и наблюдается в действительности образуется 98% л езо-формы и лишь 2% рацемической смеси. [c.519]

Протяженность регулярно построенных изотактических или синГ-диотактических участков цепи, очевидно, должна влиять на способность к кристаллизации и другие важные физические свойства полимера. Полимеры, в которых та или-иная закономерность чередования боковых привесков сохраняется на протяжении всей цепи, предложено называть оитактическими [18] или стереорегуляр-ными. Однако подобно тому, как конформация цепи, согласно сказанному выше, зависит от локальной тепловой подвижности звеньев и может быть определена поэтому лишь с помощью теории вероятности, так и конфигурация, зависящая от констант скорости реакции полимеризации, должна определяться методами теории вероятностей. Очевидно, по этой причине трудно синтезировать идеальный оитактический полимер. Как будет показано ниже, полимеры с преобладающим содержанием изотактических или же синдиотактиче-ских последовательностей могут быть получены путем ионной полимеризации, координационной полимеризации и другими методами, однако даже в полученных этими способами полимерах обычно содержится определенное количество атактических звеньев. Такие полимеры называются стереоснецифическими. [c.90]

Тщательное изучение влияния природы конформаций на реакционную способность стероидов было проведено Л. Физером [90], продолжившим свое первое исследование по этой теме [86]. В результате анализа большого числа экспериментальных результатов автор пришел к следующему выводу . .Пространственное протекание реакции у определенного атома углерода стероидного остатка зависит от влияний, замедляющих скорость реакции, которые действуют внутри вандерваальсовского радиуса данного атома углерода. Эти влияния обозначаются как внутрирадиальные. Второй класс влияний, которые обозначаются как межрадиальные, обусловливается влиянием на стерическое протекание реакций функциональных заместителей, таких, как ацетильные или карбоэтоксиль-ные группы у стероидного кольца [90, стр. 315]. Причем в различных положениях стероидного кольца эти два класса влияний неодинаково действуют на скорости превращений стероидов. Хотя Л. Физер не уточнил механизмы проявления таких влияний, при рассмотрении его работы можно заметить, что внутрирадиальные влияния обусловливают изменения главным образом конформаций молекул, в то время как влияния второго класса могут изменять как конформации, так и конфигурации соединений. [c.38]

Важным является также взаимодействие полимер — полимер внутримолекулярные взаимодействия дальнего порядка удаленных друг от друга групп одной и той же макромолекулы и функциональных групп различных макромолекул (межмолекулярпые взаимодействия). Кроме взаимного влияния на реакционную способность функциональные группы способны вступать в реакции, которые в случае протекания их по внутримолекулярному механизму приводят к сжатию клубка и ограничению гибкости макромолекул, в то время как протекание реакций по межмолекулярному механизму ведет в большей или меньшей мере к сшиванию. Подобные реакции могут протекать также и с участием бифункциональных низкомолекулярных веществ. Соотношение между внутри- и меж-молекулярными направлениями полимераналогичной реакции зависит от концентрации бифункционального низкомолекулярного вещества [31]. Внутримолекулярные реакции, сопровождающиеся циклизацией, идут преимущественно в разбавленных растворах при этом могут образовываться стабильные 5—12-членные циклы. Конформация и расстояние между концами цепей влияют на ход внутримолекулярных реакций, которые способны идти и в 0-усло-вйях, т. е. при максимальном образовании клубков [52, 53]. При этом часто наблюдается заметное снижение вязкости [54]. Переход от хорошего к плохому растворителю способствует обычно протеканию реакции по межмолекулярному механизму. Этого же можно ожидать, если во время реакции ухудшается растворимость и если какие-либо факторы влияют на доступность функциональных групп. Скорость внутримолекулярной реакции не должна меняться с изменением степени ассоциации макромолекул в растворе [14, 50]. Образующиеся при внутримолекулярных реакциях связи являются стабильными. При оценке вероятности виутримо- [c.21]

По мнению Ю. М. Каргина, вслед за реакцией (XIII) протекают параллельно оба процесса (XIV) и (XV), причем доля участия каждого из них определяется соотношением скоростей этих процессов очевидно, скорость реакции (XV) в значительной мере определяется протонодонорными свойствами среды, тогда как реакция (XIV) — только свойствами образовавшегося аниона. Феоктистов и Гольдин [81] показали, что характер последующего процесса зависит от конформации вступающего в реакцию вещества. Так, на полярограммах некоторых полигалогенэтанов высоты первой и последующих волн неодинаковы первая всегда отвечает диффузионному току с переносом двух электронов, а вторая, ток которой также определяется диффузией, формально по высоте соответствует меньшему числу электронов 0,2 п 2. Это явление объяснено [81] одновременным протеканием — при потенциалах первой волны — двух процессов с п — 2 а) отщеплением двух соседних атомов галогена с образованием двойной связи и б) заменой лишь одного галогена водородом. Продукт второго процесса при дальнейшем восстановлении и дает на полярограмме более низкую волну. По мнению Феоктистова и Гольдина [81], ангы-конформеры дают при восстановлении олефины, тогда как сын-конформеры — продукт замещения одного атома галогена водородом. На основа- [c.166]

Зависимость стабильности ПВХ от его физического состояния связана с возможностью развития процессов распада в среде, в которой может происходить взаимное перемещение макромолекул или отдельных их участков. Поскольку одной из основных реакций распада ПВХ является дегидрохлорирование с образованием линейных полиеновых структур, требующих выполнения условия копланар-ности углеродной цепи, стабильность поливинилхлорида зависит от температуры, определяющей подвижность сегментов макромолекул. Даже если дегидрохлорирование не сопровождается разрывом С—С-связей основной полимерной цепи, его скорость зависит от конформаций этой цепи. Сказанное можно отнести только к случаю распада полимера, не находящегося под нагрузкой, так как в зависимости от характера и интенсивности механического воздействия при одной и той же температуре подвижность сегментов макромолекул может существенно изменяться . Справедливость этого положения подтверждается рядом экспериментальных данных, которые показывают, что области температур, в которых интенсивность распада резко увеличивается, практически соответствуют температурам перехода из стеклообразного состояния в высокоэластическое и из высокоэластического в вязкотекучее состояние. Выделение хлористого водорода можно обнаружить при 70—80 °С, т. е. при температуре стеклования полимера, а резкое увеличение скорости дегидрохлорирования наблюдается при 150—180 °С, т. е. при переходе в вязкотекучее состояние . [c.282]

Скорость борогидридного восстановления зависит от стереохимических особенностей данного сахара. Сильно замедляют реакцию заместители у С-3 альдоз. Ранее (стр. 56) упоминалось, что ациклические формы сахаров (которые и подвергаются восстановлению), имеют зигзагообразную конформацию, и заместители у С-3 создают стеричес-киё препятствия для доступа реагента к альдегидной группе. По тем же причинам кетозы восстанавливаются в несколько раз медленнее альдоз. [c.124]

Стереохимический ход реакции представлен на рис. 4-9. Образование тиополуацеталей 59) представляет собой обратимый процесс, при котором возникает новый хиральный центр. Следовательно, диастереомеры 59А и 69Б образуются не точно в отношении 50 50. Однако стереохимически определяющей стадией является, несомненно, внутримолекулярный необратимый перенос водорода 59 60 (показана только одна из двух или большего числа конформаций). Будет скорость реакции 59А больше или меньше скорости реакции 59Б, зависит от способа, по которому хиральная группа К взаимодействует с хиральным тиополуацетальпым [c.191]

Общая скорость реакции определяется, как всегда, скоростью, с которой образуются радикалы. Однако относительная скорость образования лезо-формы или рацемата зависит от того, каким образом выгоднее этим радикалам соединиться друг с другом, иными словами, от энергии переходных состояний к конформациям 1 и 11. Какая конформация обладает меньшей энергией, можно решить, даже не зная сравнительного объема групп СООСНз и СН2СООСН3. Важно, что одна из них более объемиста и, следовательно, более сильное взаимодействие характеризует конформа- [c.487]

Разница между отношением скоростей, выраженным с помощью собственных констант скоростей и константы равновесия, и отношением скоростей, выраженным с помощью теории переходного состояния, зависит от основного положения, заложенного в канедом из приведенных выше уравнений. В первом случае реакции отдельных конформаций рассматриваются как идущие независимо из основных состояний с различными свободными энергиями. Обсуждению подлежит молярная доля каждого основного состояния, выраженная через константу равновесия. Соотношение этих долей пе входит в уравнение теории переходного состояния, так как в этом иоследнем методе реакция рассматривается как независимый акт, причем все вещество реагирует исходя из одного оснозиого состояния. Однако это последнее ограничение, собственно, тоже связано с отношением молярных доле конформаций, так как из него следует, что для молекулы в основном состоянии А, переходящей в активный комплекс, нужно учитывать свободную энерх ию перехода из основного состояния А в основное состояние Е —1< ), так ж как свободную энергию перехода из основного состояния Е в переходное состояние Е +. Выражение (Рк—J ) представляет ту же самую энергетическую разность, которая связана с константой равновесия. [c.48]