Яцюк, Зубкова _Основы биоорганической химии

Для имидазола характерная прототропная таутомерия за счет перехода протона водорода от кислотного центра к основному и наоборот, поэтому положения 4 и 5 в молекуле равноцен-

H

таутомерия имидазола

За счет наличия в молекуле и кислотного, и основного центров служит причиной образования межмолекулярных ассоциатов:

Из производных имидазола наиболее важными являются аминокислота гистидин и продукт ее декарбоксилирования гистамин:

Биологические функции гистидина и гистамина в организме связаны с их амфотерностью, за счет чего они могут выполнять роль донора и акцептора протонов.

Гистидин входит в состав белков, в том числе глобина. В гемоглобине за счет пиридинового атома азота имидазольного фрагмента гистидина белок глобин связывается с атомом железа гема.

Гистамин участвует в регуляции жизненно важных функций организма (снижает артериальное давление, усиливает секрецию желудочного сока). Повышенный уровень гистамина в организме ведет к аллергическим заболеваниям.

Кольцо имидазола входит в структуру алкалоида пилокарпина.

141

Реакции электрофильного замещения в хинолине протекают по положениям 5 и 8 бензольного кольца, на которое электроноакцепторный гетероатом азота влияет в меньшей степени, чем на собственное – пиридиновое. Реакции идут труднее, чем в бензоле, но легче, чем в пиридине:

Из-за пониженной электронной плотности в ароматическом кольце для пиридина и хинолина характерны реакции нуклео- фильного замешения. Они протекают по 2 (α-) положению в пиридине и положению 2 в хинолине. Примерами нуклеофильного замещения являются реакции аминирования и гидроксилирования.

Реакцию аминирования (реакцию Чичибабина) проводят при действии амида натрия в жидком аммиаке. Вначале образуется натриевая соль α-аминопиридина, из которой действием аммиака выделяется свободный α-аминопиридин:

145

Гидроксилирование протекает при нагревании пиридина с твердым гидроксидом калия. Вначале также образуется соль (калиевая соль α-гидроксипиридина), из которой затем действием минеральной кислоты выделяют свободный α-гидроксипиридин:

Аналогичным образом в реакции нуклеофильного замещения вступает хинолин.

Неподеленная электронная пара атома азота, не участвующая в сопряжении, обусловливает основные свойства пиридина и хинолина. Например, пиридин образует соли с минеральными кислотами:

H пиридиния хлорид

Пиридин является достаточно сильным основанием, чтобы взаимодействовать с водой:

H пиридиния гидроксид

Поэтому водные растворы пиридина имеют щелочную реакцию.

С кислотами Льюиса пиридин образует комплексы по до- норно-акцепторному механизму. Например, при взаимодействии пиридина с триоксидом серы образуется пиридинсульфотриоксид, который применяют для сульфирования ацидофобных гетероциклов (см. стр. 134).

δ+O

+ S O

пиридинсульфотриоксид

146

OH OH

Никотинамидадениндинуклеотид (НАД + )

OH OH

Никотинамидадениндинуклеотид (НАДH)

В ходе реакции дегидрирования in vivo, которая может рассматриваться как особый случай окисления, субстрат теряет два атома водорода, т.е. протон и гидрид-анион (H+ и H-). Кофермент НАД+ принимает гидрид-анион, и пиридиниевое кольцо переходит в восстановленную форму – 1,4-дигидропиридиновый фрагмент. Этот процесс обратим.

148

Типичный пример биохимических реакций с участием НАД+ – окисление спиртовых групп в альдегидные (превращение ретинола в ретиналь). НАДН, наоборот, участвует в восстановлении карбонильных групп в спиртовые (например, при превращении пировиноградной кислоты в молочную).

Многие производные пиридина являются биологически важными соединениями, используются в медицине. Например, витамин B6 – пиридоксаль. В виде сложного эфира с фосфорной кислотой (пиридоксальфосфата) он участвует в реакции переаминирования, ведущей к получению α-аминокислот.

Никотиновая (β-пиридинкарбоновая) кислота и никотинамид являются формами витамина PP, при недостатке которого развивается пеллагра. Никотинамид является также структурным фрагментом кофермента НАДH. Диэтиламид никотиновой кислоты – кордиамин – применяется как стимулятор центральной нервной системы. Все эти соединения могут быть получены из β-

при окислении γ-пиколина. Гидразид изоникотиновой кислоты – тубазид – используется при лечении туберкулеза. Для снижения

149

токсичности был получен гидразон тубазида с ароматическим альдегидом ванилином – препарат фтивазид:

Некоторые производные хинолина также используются в медицине. Например, 8-гидроксихинолин (оксин) и его производные применяются как антисептические средства.

Антибактериальное действие оксина связы-

вают с его способностью образовывать ток-

сичные для микроорганизмов хелатные комплексы с ионами металлов (Fe2+, Cu2+). Причем доказано, что антибактериальным действием обладают только комплексы оксина с

(1:1), при повышении концентрации оксина его биологический эффект снижается.

150