Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

13.E: Реакції на α-вуглець, частина II (вправи)

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    20866

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    P13.1: Тетрагідроліпастатин, потужний інгібітор ферментів ліпази (див. Розділ 11.6), перевіряється як можливий препарат проти ожиріння. Ліпастатин, близьке похідне, синтезується бактерією Streptomyces toxytricini. Біосинтетичний шлях передбачає наступний крок, показаний нижче - намалюйте ймовірний механізм. (Дж. біол. Хім. 1997, 272, 867).


    clipboard_e3ec9404243a9ea877d58c090f6f5031e.png

    P13.2: Метаболізм камфори деякими бактеріями включає крок нижче. Намалюйте ймовірний механізм. (Дж. біол. Хім 2004, 279, 31312)

    clipboard_e77a2c0f70eb55704638b771014ca92ed.png

    P13.3: Шляхи глюкогеогенезу, за допомогою якого глюкоза синтезується з пірувату, починається з реакції, каталізованої піруваткарбоксилазою. Фермент вимагає біотину,\(CO_2\) що переносить, щоб функціонувати, але останнім етапом вважається просте карбоксилювання пірувату вільним вуглекислим газом (Biochem. 2008 Р., 413, 369). Намалюйте механізм для цього кроку.

    clipboard_e1cd42f744a4c7e3b7d566500c3dd72af.png

    P13.4: Намалюйте розумний механізм для цього етапу декарбоксилювання в біосинтезі триптофану (EC 4.1.1.45). Підказка: крок тавтомеризації передує декарбоксилювання.

    clipboard_e64ca583480704b1ec48a86411b135971.png

    P13.5: Біосинтетичний шлях для антибіотичної сполуки рабеломіцину починається з конденсації малонілу\(CoA\) та ацетилу\(CoA\). Передбачте продукт цієї реакції і запропонуйте ймовірний механізм. (Орг. Лист. 2010 р. 12, 2814.)

    clipboard_e74c9f30c7a42da158ba71e6a667be934.png

    P13.6: Прогнозуйте продукт цього етапу декарбоксилювання в біосинтезі амінокислоти тирозину. Підказка: подумайте про порівняльну стабільність, коли розглядаєте, де буде відбуватися протонація!

    clipboard_ecf429cb88c793039df7c6d52247a66d2.png

    P13.7: Показати ймовірний механізм цієї реакції від біосинтезу лізину:

    clipboard_ea1eb6c0008b16cc83927b3ad80d577ec.png

    P13.8: З'єднання А піддається гідролітичному розщепленню у деяких грибів з утворенням показаних продуктів. Прогнозувати будову А. (Дж. біол. Хім. 2007, 282, 9581)

    clipboard_e22e73e198dd20923e862bcfa09b8930c.png

    P13.9: Запропонуйте механізм наступної реакції з шляху глюконеогенезу (EC 4.1.1.32):

    clipboard_ec0ffb0f140265a653fd0018041a91729.png

    P13.10: Дегідрохінат піддається зневодненню (EC 4.2.1.10) в біосинтезі ароматичних амінокислот. Експериментальні та геномні дані вказують на проміжний проміжний продукт імінію, пов'язаний з лізином. Для дегідрохінату можливо більше одного продукту зневоднення, але в цьому випадку найбільш стійким продуктом є той, який утворюється. Спрогнозуйте структуру продукту, поясніть, чому він більш стійкий з можливих продуктів зневоднення, і намалюйте механізм його утворення.

    clipboard_e703faa0e8d44e9f370b15e5d90f5b698.png

    P13.11: Фермент, що каталізує реакцію нижче, вважається, що бере участь у бродінні лізину в бактеріях, був нещодавно ідентифікований та охарактеризований (J. Biol. Хім. 2011, 286, 27399). Запропонуйте ймовірний механізм. Підказка: механізм включає два окремих етапи формування вуглецево-вуглецевих зв'язків та розриву зв'язків. \(C_1\)ацетил\(CoA\) ідентифікується червоною крапкою, щоб допомогти вам простежити його до продукту.

    clipboard_e186b1ca6c0a2903675ca8887685cb313.png

    P13.12: Біосинтез менахінону (вітаміну К) у бактерій включає наступний етап:

    clipboard_e60f65a22f1b3136d60423c2e9c910928.png

    Запропонуйте ймовірний механізм. Підказка: механізм включає етап конденсації Клайсена, який незвичний тим, що електрофіл - це група карбонової кислоти, а не тіоефір. Яка рушійна сила, яка дозволяє здійснити цей незвичайний крок? (Дж. біол. Хім. 2010, 285, 30159)

    clipboard_e0b3424a25f9d2e961488ed7b9d402dc9.png

    P13.13: 4-малейлацетоацетатна ізомераза (EC 5.2.1.2) каталізує наступну ізомеризацію цис до транс-алкену в рамках деградації ароматичних амінокислот фенілаланіну та тирозину.

    clipboard_ee315226d65da296d34f3699653b7e413.png

    Фермент використовує тіолвмісний кофермент глутатіон, який також бере участь у формуванні дисульфідних зв'язків у білках, але в цьому випадку глутатіон служить «тіолової групою для найму». Механізм реакції по суті є оборотним кон'югатним додаванням глутатіону. Намалюйте кроки для цього механізму, показуючи, як може бути здійснена цис-транс-ізомеризація. Також поясніть, чому рівновага для цієї реакції сприяє 4-фумарилацетоацетат. Будова глутатіону показано, але ви можете використовувати абревіатуру GSH в своєму механізмі.

    P13.14: Виходячи з механістичних закономірностей, які ви вивчили в цьому розділі, запропонуйте ймовірний механізм цієї кінцевої реакції при деградації амінокислоти цистеїну у ссавців.

    clipboard_ec198ee8a72993ea181f2e940bc8d3b32.png

    P13.15: Запропонуйте механізм наступної реакції карбоксилювання (EC 6.4.1.4) у шляху деградації лейцину. Повна реакція залежить від біотину, що\(CO_2\) переносить коензим, а також АТФ, але припустимо у вашому механізмі, що фактичний етап карбоксилювання відбувається з вільним\(CO_2\) (вам не потрібно враховувати роль, яку відіграють біотин або АТФ).

    clipboard_e51d1649b00c05edb437a3f8009bfd19b.png

    P13.16: Запропонуйте механізм наступної реакції, яка є частиною шляху деградації нуклеотидного уридину.

    (clipboard_e294534043b5f17bb40a8e0ebbc206e89.png

    P13.17: Нижче наведено ряд реакцій у шляху деградації амінокислоти метіоніну. На кроці 1 спиртова група на\(C_3\) окислюється до кетону, а на етапі 4 кетон зменшується назад до спирту - ми вивчимо ці реакції в главі X. У кроках 2 і 3 тіол (гомоцистеїн) замінюється водою - але це НЕ передбачає процес нуклеофільного заміщення.

    1. Намалюйте ймовірний механізм для кроку 2
    2. Намалюйте ймовірний механізм для кроку 3
    3. Як залучення окислювально-відновних етапів (етапи 1 і 4) дає докази того, що загальна заміщення води на гомоцистеїн не є нуклеофільною заміщенням?

    clipboard_ea24f09330917ccacff0380987e6c9f55.png

    P13.18: (Складний!) Нещодавно виявлена реакція в біосинтезі ризоксину, потужного фактора вірулентності ризоксину у грибі рис-саджанців Rhizopus microsporus, проілюстрована нижче (Angewandte Chemie 2009, 48, 5001). Реакція відбувається на перетині двох «модулів» мультиферментного комплексу і наводиться приклад етапу приєднання біохімічного кон'югату, що призводить до утворення нового вуглецево-вуглецевого зв'язку (кон'югатне додавання вуглецевого нуклеофіла називається додатком Майкла). Намалюйте ймовірний механізм.

    clipboard_e7bbb211650595dd9e3ae7980b2b18f42.png

    П13.19:

    1. «Синтез ацетооцтового ефіру» є корисною реакцією, що утворює вуглець-вуглецевий зв'язок в лабораторії. Механізм реакції описується як депротонація а-вуглецю з утворенням енолату з подальшим алкілуванням SN2, гідролізом ефіру та декарбоксилюванням. Нижче наведено приклад:

    clipboard_e75bc63df47089ea35d281a05d132dcd7.png

    Визначте розумний механізм, подбаючи про те, щоб запропонувати реактивні проміжні продукти, які підходять, враховуючи основні або кислі умови, наявні (зверніть увагу, що реакція починається в основних умовах, а потім підкислюється).

    1. Запропонуйте вихідні сполуки для синтезу 4-феніл-2-бутанону реакцією ацетооцтового ефіру.
    2. Дуже корисна кільцеутворююча реакція в лабораторному синтезі називається «анулювання Робінсона» (сер Роберт Робінсон був англійським хіміком, який отримав Нобелівську премію з хімії 1947 року, а термін «анулювання» походить від латинського кільцевого кільця, що означає «кільце».) Реакція, яка відбувається в основних умовах, складається з стадії приєднання кон'югату (Michael), з подальшим додаванням альдолу і, нарешті, зневоднення (\(\beta\)-елімінація води). Типовий приклад показаний нижче, з вуглецями, пронумерованими, щоб допомогти вам стежити за ходом реакції.

    clipboard_eb3dadfff461df50cdcb913031a5a1027.png

    Намалюйте механізм цієї реакції (пропонуючи проміжні види, майте на увазі, що реакція відбувається в основному середовищі, і відповідно вибирайте протонаційні стани).

    1. Запропоновано вихідні сполуки для аннуляційного синтезу Робінзона наступного продукту:

    clipboard_ec02f9632019be6dbf930603a9e9bb979.png

    P13.20: Реакція, показана нижче, каталізована оротидинмонофосфатдекарбоксилазою (EC 4.1.1.23), є одним з найбільш широко вивчених ферментативних перетворень. Відомо, що відбувається без участі будь-яких коферментів.

    clipboard_e4a31fc368d1525793d83872966995d4c.png

    1. Подивіться на реакцію уважно: що в ній унікального?
    2. У 1997 році була опублікована стаття, в якій автори передбачили на основі теоретичних розрахунків, що ця реакція протікає через проміжний проміжний продукт карбену (карбени в цьому тексті не висвітлюються - можливо, вам доведеться їх шукати). Це було до публікації рентгенівської кристалічної структури. Яке активне середовище сайту це означає?
    3. Коли кристалічна структура була опублікована через кілька років, ми дізналися, що залишок аспартату (прогнозується бути негативно зарядженим) розташований дуже близько карбоксилатної групи субстрату, а залишок лізину (прогнозується позитивно заряджений) розташований поблизу на протилежній стороні (див. Малюнок нижче). Які ролі, на вашу думку, були передбачені для цих двох активних залишків сайту?

    clipboard_e4e9ec6b8ec476d3a0f219bc1197f19d1.png

    P13.21: У шляху деградації гістидину гістидин піддається елімінації аміаку з утворенням транс-уроканату. Показано, що фермент, що каталізує цю реакцію (E.C. 4.3.1.3), використовує незвичайний «коензим», 4-метиліденеймідазол-5-он (МІО), який утворюється в результаті циклізації аланін-серин-гліцинової розтяжки самого ферменту.

    Запропоновано механізм, в якому коензим MIO відіграє роль електронного промивання, а проміжний продукт, показаний нижче, утворює.

    clipboard_e85da189327d6dcf64e0f84d61fa56bb4.png

    Запропонуйте повний механізм цієї реакції відповідно до цієї інформації.

    P13.22: Продукт, який утворюється в реакції між бензальдегідом і ацетофеноном (поряд з каталітичною кількістю гідроксиду натрію), має спектр 1H-ЯМР, в якому всі сигнали знаходяться між 7-8 ppm. Надайте структуру виробу.