Лекция №24. Конденсированные системы гетероциклов

Важнейшая конденсированная гетероциклическая система пурин состоит из двух сочленённых колец – имидазола и пиримидина. Пурин относится к ароматическим соединениям: он имеет плоский σ-скелет, его сопряжённая система состоит из 10 р-электронов, включая неподелённую пару электронов атома N-7, что соответствует формуле Хюккеля (4n + 2 при n=2). Исторически сложившаяся необычная нумерация атомов в пурине отличается от общих принципов нумерации конденсированных систем, но она является общеупотребительной.

H

6 5 N 7

1 N

8

2 4

N N

3. 9

Пурин

Пурин – бесцветное кристаллическое вещество (т. пл. 216 – 217 ⁰С), хорошо растворимое в воде, плохо - в эфире, хлороформе. Пурин амфотерен благодаря имидазольному циклу и образует соли с сильными кислотами – за счёт пиридиновых атомов азота и с основаниями – за счёт NH-кислотного центра.

Пуриновая система входит в состав многих биологически важных соединений – нуклеиновых кислот, лекарственных средств, витаминов, алкалоидов. К наиболее значимым производным пурина относятся гидрокси- и аминопурины.

Пуриновые нуклеиновые основания. Всостав нуклеиновых кислот входят нуклеиновые основания аденин и гуанин. Из двух таутомерных форм гуанина – лактимной и лактамной – более устойчива лактамная, в виде которой гуанин и представлен в нуклеиновых кислотах.

Таутомерия

NH₂ ОН О

N N N

N N НN

H₂N H₂N

N N N N N N

H H

Аденин (6-аминопурин) Гуанин (2-амино-6-гидроксипурин)

Следует обратить внимание на то, что в отличие от самого пурина атом водорода в аденине и гуанине фиксирован в положении 9. В такой форме эти основания связаны с остатком углевода в нуклеозидах и нуклеиновых кислотах.

Метилированные ксантины. Гипоксантин (6-гидроксипурин), ксантин (2, 6-дигидроксипурин) и мочевая кислота (2, 6, 8-тригидроксипурин) – продукты превращения нуклеиновых кислот в организме. Для них также возможна лактим-лактамная таутомерия, но в кристаллическом виде они существуют преимущественно в лактимной форме.

Н Н Н

О О О

N N N N

НN НN НN НN

О

О О

N N N N N N

H H Н

Гипоксантин Ксантин Мочевая кислота

Мочевая кислота плохо растворима в воде и содержится в моче человека и млекопитающих в незначительных количествах. При некоторых нарушениях обмена веществ мочевая кислота и её соли ураты, откладываются в виде так называемых камней.

В медицине находят применение N-метилированные ксантины, т. е. производные, содержащие две или три метильные группы у атомов азота: теофиллин (1, 3-диметилксантин), теобромин (3, 7-диметилксантин) и кофеин (1, 3, 7-триметилксантин).

О О О

N Н N СH₃ N СH₃

С H₃ N Н N СH₃ N

O O O

N N N N N N

CH₃ СH₃ CH₃