Санкт-Петербург. Эколого-биологический центр ДТЮ «Крестовский остров»

Эколого-биологический центр ДТЮ «Крестовский остров»

Пуриновые и пиримидиновые основания.

Нуклеозиды и нуклеозиды.

ДНК И РНК.

Материал по углублённому и расширенному курсу химии для 11 классов химико-биологического направления Составитель – канд. хим. наук Кетлинский В.А.

В работе над пособием принял активное участие ученик 56 гимназии Сивков Андрей

Санкт-Петербург

- 2010 -

Пуриновые и пиримидиновые основания,

Пуриновые и пиримидиновые основания являются производными двух различ­ных гетероциклических соединений: пурина и пиримидина. Пурин представляет собой комбинацию из пиримидина и имидазола, соединённых друг с другом положениями 4 и 5 (4-е с 4-ым, 5-е с 5-ым).

1.

Пиримидин является аналогом пиридина, у которого ещё одна группа -СН- (в по­ложении 3 пиридина) заменена азотом. Имидазол, хорошо знакомый нам в качестве фрагмента, входящего в природную аминокислоту – гистидин. Он представляет собой гетероцикл, в котором имеется как пиридиновый (в положении 3), так и пиррольный азот (в положении 1).

Пурин представляет собой гетероцикл, в котором имеется как пиридиновый, так и пиррольный азот. И пиримидин, и имидазол, и пурин являются ароматическими соеди­нениями, так как число р-электронов, которое может быть отдано всеми атомами гетеро-циклов в общую π-систему равно для пиримидина и имидазола шести, а для пурина деся­ти, то есть точно соответствует правилу Хюккеля 4n+2 (при n=1 для пиримидина и ими­дазола и при n=2 для пурина). Важно отметить также, что атом азота в положении 1 ими­дазола и атом азота в положении 7 пурина отдают в общую π-систему не по одному р-электрону, а свою неподелённую пару электронов. Это означает, что в указанных атомах азота реализовано состояние sp², причём два электрона, находящиеся на sp² - орбиталях затрачиваются на создание σ-связей с соседними атомами углерода, а третий на создании σ-связи с атомом водорода. Два оставшихся электрона у атомов азота (неподелённая па­ра) выходят на р-орбиталь и участвуют в образовании единой π -системы, как это проис­ходит с неподелёнными парами электронов в хорошо известных нам пирроле, фуране и тиофене. Отличие от пиррола и фурана, однако, состоит в том, что имидазол, а значит и пурин могут протонироваться без разрушения единой π-системы по «пиридиновому» азо­ту, у которого неподелённая пара электронов находится на удобной для этого sр²-орбитали:

При этом в самом имидазоле предельные структуры получающегося катиона (I) и (II) равновероятны, а в пурине в виду его несимметричности нет..