Конформация природных соединений

Низкомолекулярные пептиды, в частности пептидные гормоны, как правило, наделены несколькими функциями. В этом отношении они отличаются от белков, которые, за редким исключением, монофункциональны, физиологическое действие отдельного природного пептида часто проявляется в совершенно различных системах организма и по своему характеру настолько разнообразно, что в такой сложной картине подчас трудно увидеть стимулирующее начало одного соединения и обнаружить между многими активностями пептида какую-либо связь. Несмотря на сложность функционального спектра, механизмы всех физиологических действий пептида совершенны по своей избирательности, чувствительности и эффективности. Поэтому при изучении конкретной функции возникает представление о молекулярной структуре пептида как о специально предрасположенной для выполнения только единичного рассматриваемого действия. Природным олигопептидам присуща согласованность двух на первый взгляд взаимоисключающих качеств - полифункциональности и строгой специфичности. Подход к установлению количественной зависимости между строением и биологической активностью олигопептидов, детально рассматриваемый в следующем юме монографии "Проблема белка", включает решение двух структурных задач, названных автором данной монографии [28] прямой и обратной. Прямая задача заключается в выявлении всех низкоэнергетических конформационных состояний природного олигопептида, которые потенциально, как будет показано, являются физиологически активными. Эта задача требует знания только аминокислотной последовательности молекулы и решается на основе теории и расчетного метода, использованных уже в анализе структурной организации многих олигопептидов. Обратная структурная задача по своей постановке противоположна первой. Ее назначение заключается в априорном предсказании химических модификаций природной последовательности, приводящих к таким искусственным аналогам, каждый из которых имеет пространственное строение, отвечающее конформации, актуальной лишь для одной функции исходного соединения. Конечная цель решения обратной задачи, таким образом, состоит в прогнозировании монофункциональных аналогов, которые бы только в своей совокупности воспроизводили полный набор низкоэнергетических конформаций природного пептида и весь спектр его биологического действия (подробно см. гл. 17). [c.371]

С учетом полифункциональности АТ II и гетерогенности его рецепторов связи между низкоэнергетическими конформациями и функциями гормона могут быть установлены с помощью небольшой серии синтетических аналогов в том случае, если каждое соединение этой серии будет принимать только одно состояние из набора предпочтительных конформаций природного пептида. Тогда все аналоги будут иметь возможность реализовать только по одной гормональной функции или, точнее, воспроизводить вза- [c.568]

Обратимся теперь к важной шестичленной циклической системе — циклогексану и его производным. Конформационное поведение и стереохимия таких соединений были изучены очень подробно, значительно лучше, чем для любой другой циклической системы [21]. Циклогексановые структуры найдены во многих классах природных соединений анализ циклогексановой системы привел к развитию и установлению важных зависимостей между структурой и энергией в органической химии. Циклогексан и его производные являются особенно подходящими объектами для детального конформационного анализа. Они характеризуются обычно небольшим числом энергетических минимумов, и наиболее устойчивые конформации разделяются более высокими и более легко измеряемыми энергетическими барьерами, чем энергетические барьеры в других циклических системах. [c.83]

Реакция Дильса — Альдера является одной из наиболее общих реакций современного органического синтеза она исключительно регио- и стереоселективна, что в большой степени способствовало ее использованию в синтезе природных соединений. В реакцию могут входить ациклические или циклические диены кроме того, диен может составлять часть ароматической системы (см., например, уравнение 23). Однако в любом случае диен должен быть способен принимать цисоидную конформацию. Так, диен [c.241]

Циклические пептиды, вроде тех, которые были упомянуты в предыдущих разделах, изучались особенно интенсивно как в связи с их биологической значимостью, так и для оценки возможностей метода ЯМР в конформационном анализе. Соответствующие природные соединения, циклические депсипептиды, обсуждены вместе с циклическими олигопептидами в гл. 23.4. Изучались конформации [c.439]

Координационные свойства природных соединений. Накопление функциональных групп в органических молекулах, которые могут выступать как лиганды, особенно в соединениях полимерного характера (полисахариды, полипептиды, белки, нуклеиновые кислоты и др.), сильно осложняет картину комплексообразования с ионами и солями металлов. Это происходит в результате того, что свойства функциональной группы будут зависеть от расположения в сложной молекуле, от конформации этой молекулы и от стерического экранирования реакционного центра окружающими фрагментами молекул. Эта ситуация создает много трудноразрешимых затруднений для физико-химического исследования такого комплексообразования и для его термодинамического описания. [c.179]

Депсипептиды интенсивно изучаются в Институте химии природных соединений АН СССР (108], а их конформации рассчитываются -теоретически в лаборатории Е. М. Попова. [c.135]

Другие стерические эффекты. Стерические препятствия. В этой главе можно лишь кратко упомянуть о влиянии стерического напряжения на электронные абсорбционные спектры. Как уже указывалось, при изучении структуры сложных природных соединений ультрафиолетовые спектры могут быть использованы для выяснения природы различных видов геометрической изомерии, а в некоторых благоприятных случаях и для выяснения деталей конформации (см. стр. 106, а также стр. 141—145). [c.146]

В отличие от многих природных соединений ферменты обладают тонкой структурой от других белков их отличает особая топография молекул, характерная для активной формы фермента. Высокоспецифическая структура нативного фермента способна легко нарушаться под воздействием внешних факторов. У некоторых ферментов нарушение четвертичной структуры часто влечет за собой потерю активности, причем иногда инактивация необратима. Более глубокие изменения, затрагивающие конформацию всей полипептидной цепи, ведут к денатурации. Известны случаи поверхностной денатурации при контакте фермента с некоторыми сорбентами, основной причиной которой является сильное гидрофобное взаимодействие. Возможность инактивации или денатурации следует всегда учитывать при разработке схемы выделения и фракционирования ферментов. [c.7]

Стереохимия — наука о пространственном строении молекул (статическая стереохимия) и пространственном течении химических реакции, конформациях и конформационном анализе (динамическая стереохимия) — является важнейшим разделом теоретической органической химии. Она имеет огромное значение для химии природных соединений и биохимии, поскольку свойства, и в первую очередь физиологическая активность большинства природных веществ (аминокислоты, пептиды, белки, гормоны, ферменты, стероиды, стерины, алкалоиды, терпены и др.), зависят от их пространственного строения. [c.5]

Изучение химического равновесия в ряду замещенных циклогексанов с позиций конформаций молекул представляет большой интерес с двух совершенно разных точек зрения. С одной стороны, рассмотрение равновесия между конфигурационными изомерами может быть сведено к рассмотрению конформационных преимуществ расположения в них атомов и групп в экваториальном и аксиальном положениях. Ряд данных, приведенных в табл. 2-1 и 2-2, получен именно таким путем. С другой стороны, конформационные представления позволяют предсказать положение равновесия между эпимерами, а экспериментально найденное положение равновесия между эпимерами неизвестной конфигурации может быть использовано с учетом этих представлений для установления конфигурации таких соединений. Последний метод наиболее употребителен при установлении конфигурации природных соединений он будет рассмотрен на нескольких примерах в гл. 5. [c.75]

Многочисленные исследования посвящены изучению конформаций пираноз, поскольку они широко представлены в структуре сложных природных соединений. Предпочтительной конформацией у пираноз по аналогии с циклогексаном является форма кресла. Возможны две конформации кресла, способные превращаться друг в друга в процессе внутренней конверсии и отличающиеся расположением заместителей если в одном из конформеров заместители расположены эква- [c.17]

Как показывает приведенный выше пример, учет стереохимии, и в особенности конформации, имеет большое значение в синтезе (а также в выяснении строения) природных соединений. К сожалению, в рамках учебника нельзя исчерпывающим образом осветить эту область. Вместо этого в данной главе мы ограничимся рассмотрением некоторых наиболее интересных проблем конформации только одного класса природных соединений, а именно стероидов. В гл. 15 мы вновь вкратце вернемся к стереохимическим проблемам синтеза природных соединений. [c.278]

Несмотря на то что пространственная структура белка зависит от его первичной структуры, до сих пор, зная первичную структуру белка, мы ничего или почти ничего не можем сказать о его пространственной структуре. Это прежде всего связано с тем, что методы исследования пространственной структуры полипептидов и белков еще недостаточно разработаны. Однако уже сегодня намечены основные направления и подходы, подробная разработка которых, видимо, приведет к решению проблемы Во-первых, изучаются предпочтительные конформации модельных соединений — синтетических пептидов и полипептидов, во-вторых, разрабатываются математические и теоретические методы расчета предпочтительных конформаций, в-третьих, создаются методы исследования пространственной структуры конкретных природных белков. [c.148]

Синтетические пептиды имеют большое значение во многих областях науки для химиков — как вещества, дающие окончательное доказательство строения природных соединений для биохимиков — как модели при изучении специфичности и механизма действия ферментов для физико-химиков — как модели для исследования конформации белков для фармакологов — как источники веществ с модифицированной или избирательной гормональной активностью для иммунологов—как средство установления и объяснения иммунологической специфичности. Этот список молено было бы значительно расширить. [c.9]

Высокомолекулярные соединения (ВМС) — как природные, составляющие основу -всей живой материи, так и синтетические — вещества, образованные из цепных макромолекул с молекулярны.м весом от нескольких тысяч до нескольких миллионов. Они построены пз небольших групп (звеньев) атомов, соединенных химическими связями. Разнообразие физических свойств аморфных и кристаллических ВМС определяется химическим составом макромолекул (от него зависит способ их укладки для образования конечных структур) и температурой. Макромолекулы образуют цепи разнообразных равновероятных геометрических форм — конформаций, которые возникают благодаря свободному вращению звеньев [c.284]

Со времени второго издания прошло 8 лет и возникла необходимость внести ряд дополнений и изменений. Основные изменения заключаются в том, что три главы по стереохимии мы объединили в одну, которая по-прежнему помещена после описания химии простых функциональных групп. Тем не менее, те, кто полагают, что раздел стереохимии должен следовать сразу за вводными главами, всегда могут читать главы в том порядке, в котором считают нужным. Материал, связанный с конформациями открытой цепи и насыщенных циклических соединений, значительно расширен, при изображении насыщенных щести-членных циклов там, где это уместно, использовалась конформация кресла наряду с прежней плоской структурой. Третье издание дополнено новой главой, содержащей сведения о четырех группах физиологически активных веществ в ней вводится и развивается понятие о взаимосвязи структуры и биологической активности соединений в фармакологической области, и, кроме того, кратко описано биосинтетическое происхождение природных веществ. [c.8]

Корреляцию знака эффекта Коттона с хиральностью хромофора обычно получают эмпирически в ввде соответствующих правил. Напр., установлено такое правило для . r-Hena-сыщенных кетонов положит, длинноволновому максимуму в куплете КД соответствует конформация, скрученная по правой спирали, а отрицательному - по левой. ЗКго правило носит назв. правила экситонной хиральности. Его широко применяют для определения абс. конфигурации (напр., бензоатное правило для диолов), конфигурации и конформации природных соединений. Особенно часто эффект экситоннолз расщепления встречается в спектрах белков и нуклеиновых к-т. Методы ДОВ и КД позволяют определять содержание вторичных структур в белках и поли-пептвдах. [c.277]

В таблице приведены далеко не все секреторные и несекреторные пептидные и белковые гормоны. При их последующем рассмотрении также нельзя охватить всех их представителей и остановиться на всех аспектах их химии и эндокринологии. Почти невозможно включение в обсуждение многочисленных синтетических аналогов различных пептидных гормонов, а также проблематики, связанной с обширными нсследованнямн конформаций пептидных молекул. Многие монографии и обзоры могут дать обширную информацию об интересной области науки, относящейся к пептидным и белк овь(м гормонам [581—590]. Уверенно идет установление структуры и изучение механизма действия новых природных соединений пептидной природы из головного мозга, внутренних органов, лимфоцитов, кожи амфибий и т. д., обладающих гормональным действием. [c.236]

Asn J-аналог и рассмотренный до него [Рго ]-аналог могут быть рекомендованы для изучения биологической активности природного соединения, за которую ответственна конформация шейпа eefeefee, т.е. для изучения иной части спектра биологического действия гормона, чем при использовании [D-Ala ]-, [Pro ]- и [Рго ]-аналогов. Молекула [Рго ]-аналога имеет практически в чистом виде структуру типа eefeefee при сохранении всех химически активных групп природного нонапептида. У молекулы [c.564]

Микроокружение аромвтических остатков в белках исследуется методом флуоресценции. Для этих целей используются также анв-лиз спектров КД в области 250 — 300 нм и дифференциальные УФ-спектры, получаемые при изменении pH водной среды, температуры или состава растворйтелей. По спектрам КД следят за кон-формационными превращениями белкоа и пептидов а процессе их функционирования, а также проверяют, сохранилась ли натианая конформация при изменении условий окружающей среды или при химической модификации природного соединения. Для изучения конформации белков, содержащих парамагнитные центры — такие, как гем в гемоглобине или спиновые метки (различные группы, имеющие неспаренный электрон), введенные с помощью хими- [c.112]

Быстрое развитие фундаментальных представлений о механизмах реакций также дает возможность установления ряда полезных критериев, касаюшдхся тонких деталей строения и свойств природных соединений, дополняя тем самым целый ряд современных физических методов исследования. Поскольку физическим методам посвящены специальные главы книги I, то в этой главе речь будет идти исключительно о химических методах установления конформации и конфигурации. Тем не менее должно быть ясно, что почти каждое исследование требует применения разумного сочетания химических и физических методов. Обширность материала и ограниченность места не позволяют сделать 0ТОТ обзор исчерпывающим. Поэтому упор делается на изложение основных принципов, нашедших достаточно широкое применение. Естественно, что из-за этого значительную часть интересного материала приходится опустить, иногда с риском проявить необъективность. [c.530]

Отщепление оксигруппы. В настоящее время твердо установлено, что при нормальных условиях для молекулы циклогек-сана более устойчивой конформацией является форма кресла. Бартон в своих обзорах [1—3] подробно рассмотрел этот вопрос и предложил концепцию об аксиальных и экваториальных связях применительно к химии различных природных соединений. Выбор между аксиальной или экваториальной конфигурацией группы часто может быть сделан в зависимости от направления по которому протекает реакция с згчастием этой группы. Например считается, что 1,2-отщепление так называемого ионного твпа протекает особенно легко, если участвующие в нем атомы макск > 34 [c.531]

Одна из первых попыток связать конфигурацию сульфоэфира природного соединения с его химическим поведением описана Хюккелем [25], который подвергал сольволизу (в уксусном ангидриде при 100° С или в кипящем метаноле) тозилаты некоторых терненоидов. Результаты Хюккеля, по-видимому, позволяют выяснить связь между степенью пространственной затрудненности и устойчивостью данного производного. Если рассмотреть поведение различных изомеров группы ментола, по данным Хюккеля, то можно видеть, что если тозилатная группа занимает или может занять аксиальное положение, то следует ожидать легко протекающего отщепления. Точное количественное изучение влияния конформации на реакционную способность конформа-ционно жестких сульфоэфиров недавно было проведено Нисидой [26]. Измерения скорости сольволиза ряда тозилатов холестанола ясно показывают гораздо большую реакционную способность аксиальных тозилатов. Это видно из приведенных ниже значений 1 = А -10 сек-1 (при 75° С) [c.541]

Еще один пример определения вицинальной гликольной системы в природных соединениях можно найти в работах Купчана и сотр. [123, 2381 по исследованию вератровых алкалоидов. Наконец, следует упомянуть о данных Баркера и Шоу [272], которые изучили связь между конформацией углеводов и их отношением к йодной кислоте и установили ряд правил, которые, по-видимому, применимы в ряду инозита. Этими авторами была отмечена интересная новая особенность реакции, которая заключается в том, что периодат-ион способен образовывать циклический комплекс с тремя i u -оксигруппами. Так, 1,6-апгидро- >-аллоза образует комплекс DXXVIII [c.641]

С появлением конформационного анализа стало возможным истолковать многие из результатов по изучению равновесий с точки зрения относительной термодинамической устойчивости геометрических и структурных изомеров природных соединений, содержащих эпимеризуемые центры. Основной принцип метода может быть сформулирован следуюш им образом наименьшей энергией основного состояния будет обладать лишь та конфигурация и конформация, в которой заслоняюш ий эффект и другие неблагоприятные несвязанные взаимодействия минимальны. Следовательно, основное звено проблемы — выбор конфигурации, удовлетворяющей этому условию. При отсутствии экспериментальных данных выводить ймпирически порядок относительной устойчивости изомеров довольно рискованно. Тем не менее во многих случаях, когда нет оснований опасаться осложнений, изучение равновесной изомеризации может явиться очень надежным, а иногда и самым удобным методом установления стереохимии. [c.668]

Для природных соединений весьма существенным является установление зависимости между спектральными свойствами молекулы и ее конформациех [67]. Особенно примечательно быстрое развитие такого мощного и гибкого метода изучения конформаций, как дисперсия оптического вращения [68]. Изложение различных спектральных подходов было уже сделано в гл. 3 в качестве примеров применения этого способа можно еще привести исследование конформации кольца В стероидов (см. разд. 5-2). [c.334]

Среди таких реакций одной из наиболее часто используемых в химии природных соединений является окислительное расн1 епле-ние а-гликолей с помощью тетраацетата свинца или йодной кислоты. Полученные результаты в общем хорошо согласуются с ожидаемыми [20, 36,190—194]. Среди немногих описанных отклонении [191, 193—195] замечателен, однако, тот факт, что у некоторых 5а-стероидных 2,3-диолов. диаксиальные гликоли быстрее реагируют с тетраацетатом свинца, чем их диэкваториальные изомеры [194]. Это может быть обусловлено тем, что кольцо А стероидов принимает в процессе реакции изогнутую подвижную (ваннообразную) конформацию, однако такое объяснение не согласуется с наблюдением, что диаксиальные траис-декалиндио-лы-9,10 также расщепляются тетраацетатом свинца, но не йодной кислотой. Возможно, что в некоторых случаях расщепление диолов тетраацетатом свинца происходит по другому механизму без участия циклического промежуточного состояния [191]. [c.362]

Стереохимия стероидов и тритерпенов сравнительгто проста и хорошо изучена, а конформация полнцикличе-ской системы является довольно жесткой, поэтому оказалось очень удачным, что значительная часть работ по ДОВ и КД выполнена на этих природных соединениях. [c.19]

В группе нуклеиновых кислот, известных как рибонуклеиновые кислоты (РНК), углеводом является о-ри-боза, дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК) построены из о-2-дезоксирибозы. Основаниями в ДНК являются аденин и гуанин, которые содержат пуриновую циклическую систему, и цитозин, тимин и 5-метилцитозин, содержащие пиримидиновое кольцо. РНК содержит аденин, гуанин, цитозин и урацил. Свойства этих оснований и их последовательность в полинуклеотидной цепи различны для разных нуклеиновых кислот. Это их первичная структура, а спиральная или неупорядоченная конформация образуют вторичную структуру (разд. 5.1), Пиримидин-рибозид 51 н пурии-2-дезоксирибозид 52 являются представителями этого валяного класса природных соединений. [c.88]

И развивающиеся затем в Институте химии природных соединений АН СССР, позволили сформулировать принципы построения участка молекулы хлорамфеникола, вероятно взаимодействующего со специфическими группировками энзимов, и объяснить характер влияния связанных с этим центром групп. На основании проведенных псследований были сделаны выводы, что антибактериальная активность хлорамфени-KO.ua зависит от трех факторов 1) строго определенных геометрических размеров и соответствующей конформации аминопронанднольной цепп [c.546]

У такого метода изложения есть свои отрицательные стороны, поскольку химия многих классов природных соединений имеет общую значимость совершенно независимо от биохимического значения этих классов. Так, химия бициклических терпенов послужила важным источником сведений об интересных и необычных химических свойствах соединений ряда бицикло-[2,2,1 ]-гептана задолго до того, как стало возможным осуществить успешный синтез таких систем с помощью реакции Дильса — Альдера (гл. 10). Аналогично исследование химических свойств стероидов в той же (или большей) мере способствовало накоплению сведений о конформациях в циклогексановых системах, что и изучение производных самого циклогексана. Можно привести еще много стлль же убедительных примеров. [c.417]

Это определяется несколькими причинами. Оптическая активность открыта давно. На протяжении более чем полувека химики для идентификации соединения пользовались удельным вращением, измеренным обычно в желтом свете спектральной линии натрия. Однако вплоть до последних десятилетий это мало что давало структурной химии. Не была развита пригодная для практических расчетов теория явления, отсутствовали измерения дисперсии оптической активности в широком интервале длин волн, не было соответствующей спектрополяриметрической аппаратуры. Одним из первых понял важность измерений дисперсии выдающийся химик Л. А. Чугаев, вклад которого в эту область имеет непреходящее значение. В дальнейшем положение изменилось. В результате теоретических работ Куна, Кирквуда, Эйринга были развиты приближенные методы расчета, позволяющие связать оптическую активность и ее дисперсию со строением молекул. Произошли глубокие сдвиги в органической химии. Когда-то органическая химия начиналась с изучения природных смол и лаков, продуктов перегонки каменного и древесного угля. Сейчас она вновь обратилась к природным соединениям — но уже на глубокой научной основе. Возникла мощная область биоорганической химии, исчезают границы между органической химией, биохимией и молекулярной биологией. Если еще недавно внутреннее вращение вокруг единичных связей в молекуле органического соединения считалось совершенно свободным, то сейчас особое внимание сосредоточено на различных конформациях, возникающих при внутренних поворотах, на явлении ротамерии. Оказалось, что эти тонкие особенности молекул имеют важнейшее значение при их функционировании в биологических системах, что они определяют физикохимические свойства природных и синтетических полимеров. Теория и опыт показали, что именно дисперсия оптической активности является пока что наилучшей и наиболее доступной характеристикой вещества в конформационной химии. [c.5]