III. Формування радикальних катіонів з нуклеотидів

Last updated
Save as PDF

Page ID: 28343

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

Додавання фенілтіїльного радикала до ненасиченого нуклеотиду 30 виробляє вуглецецентричний радикал 31 (схема 9). ² Цей радикал (31) або абстрагує атом водню, щоб дати епімерну суміш відновлених нуклеотидів, або фрагменти зв'язку C—O при C-3' гетеролітично, щоб дати фосфатний аніон і радикальний катіон. ¹⁹ Фрагментації допомагають полярні розчинники. ²⁰ Оскільки гетеролітична фрагментація 31 також залежить від здатності замісника при С-3' стабілізувати негативний заряд у міру розриву зв'язку C—O, формування високостабілізованого аніону є критичним; таким чином, фрагментація конкурентоспроможна з абстрагуванням атома водню, коли аніон виробляється фосфат (схема 9), але не бензоат (екв. 8). ²

ІІ9 (8) .png

Додаткові відомості щодо утворення іонних пар з ненасиченого нуклеотиду 30 наведено у схемі 10. ^21-24 Контактна іонна пара (CIP), іонна пара, розділена розчинником (SSIP) та дифузійно вільні іони - все це включено до цієї схеми. Експерименти з маркуванням показують, як різні іонні пари беруть участь у реакції. Оскільки після часткової реакції не відбувається скремблювання мітки кисню в фосфатній групі в субстраті 30, CIP або не може повернутися до радикала 31, або якщо це відбувається, в межах цієї іонної пари не відбувається жодної реорганізації. ²³ Оскільки кисневе скремблювання може відбуватися в SSIP, експерименти з маркуванням показують, що після досягнення цього проміжного продукту повернення до радикалу 31 немає.

Механістичні дослідження з використанням як алкіл-, так і арилтіолів показують, що рівновага між нуклеотидом 30 і аддуктовим радикалом 31 залежить від ідентичності групи R в тііловому радикалі (схема 10). У цій рівновазі алкілтіїлові радикали сприяють утворенню аддуктів більшою мірою, ніж це роблять арилтіїлові радикали. Коли метод формування виробляє низьку радикальну концентрацію, можуть існувати умови, в яких алкілтіїлові радикали утворюватимуть достатню концентрацію аддуктних радикалів (31) для реакції, що протікала із спостережуваною швидкістю, але арилтіїлові радикали не виробляють необхідного радикала концентрація. ²²

Вивчення швидкості радикальної реакції похідних тимідину, цитидину, аденозину та гуанозину показують, що гуанозини на сьогоднішній день є найбільш реактивними. ²³ (Швидкість реакції похідних гуанозину занадто швидка, щоб її можна було виміряти.) Ця посилена реакційна здатність пояснюється швидким внутрішнім перенесенням електронів від гуанінового фрагмента до радикально-катіонної частини молекули (схема 11). ^23,25—27 Перенесення електронів цього типу може бути досить швидким (k> 1 x 10 ⁹ с ^-1), щоб відбуватися в межах CIP. ²³ Одна оцінка константи швидкості для цього типу перенесення електронів становить 1,4 х 10 ⁸ с ^-1. ²⁷