Органик кимё фанидан Ўқув-услубий мажмуа
Aldoza zanjirining uzayishi. Kiliani-Fisher sintezi
Download 29.83 Mb. Pdf ko'rish
|
|
Aldoza zanjirining uzayishi. Kiliani-Fisher sintezi. Ushbu mavzuda bir aldozadan boshqa al- dozaga o’tish usulini ko’rib o’tamiz. CHO OH OH OH H H H H HO CH 2 OH 1 2 3 4 5 6 3NH 2 NHC 6 H 5 CH = N – NH – C 6 H 5 OH OH H H H HO CH 2 OH 1 2 3 4 5 6 C = N – NH – C 6 H 5 3NH 2 NHC 6 H 5 CHO H OH OH H HO H H HO CH 2 OH 1 2 3 4 5 6 EPIMERLAR: BIR HIL OZAZON HOSIL QILADI OZAZON H – C = N – NHC 6 H 5 H – C = N – NHC 6 H 5 OHCC 6 H 5 H + H – C = O C = O ozon + 2 C 6 H 5 CH=N – NHC 6 H 5 benzaldegid fenilgidrazoni H – C = O H – C – OH aldoza 3NH 2 NHC 6 H 5 H – C = N – NHC 6 H 5 H – C = N – NHC 6 H 5 + C 6 H 5 NH 2 + NH 3 ozazon 478
E’tibor qaratilsa, bu ketma-ketlikda hosil bo’luvchi mahsulot tarkibida dastlabki uglevodga nisbatan bir uglerod atomi ko’proq saqlanadi. 1886 yilda Genrix Kiliani (Myunxendagi Oliy texnika maktabi), bir aldozadan ikki xil glyukon kislota olish mumkinligini ko’rsatadi va yana shuni ta’kidlaydiki, bu kislotalar bitta uglerod atomi ko’p saqlaydi. Jarayon uglevodga NSN biriktirish va hosil bo’lgan siangidrinning gidroliziga asoslangan. 1890 yilda Fisher glyukon kislotani qaytarish (lakton shaklida) bilan mos aldoza hosil qilish mumkinligini aytadi. Sxemada Kiliani-Fisher sintezining yaqqol namunasi aldopentozadan ikki aldogeksozaga o’tish misolida berilgan. Aldopentozaga sianidning birikishi yangi asimmetrik uglerod atomining hosil bo’lishi bilan boradi va bu modda ikki konfiguratsion tuzilishga ega bo’lishi mumkin. Natijada diastereomer karbon kislota hosil qiluvchi ikki diastereomer siangidrinlar hosil bo’ladi; o’z navbatida bu diastereomer siangidrinlar gidrolizlanishidan aldozalar hosil bo’ladi. Olti uglerod atomiga ega bo’lgan glyukon kislota γ- va δ-holatlarda ON-guruhi saqlagani uchun, kislota muhitida lakton hosil qilishini kuzatish mumkin. Agar shunday ham bo’lsa, bu barqaror γ-lakton bo’ladi. Aynan lakton Kliani-Fisher usulidagi oxirgi mahsulot – aldoza hosil qilib qaytariladi. Bu reaktsiya natijasida hosil bo’luvchi aldozalar 2-S atomidagi konfiguratsiya bilan farqlanadi, shuning uchun ular epimerlardir. Demak, epimer juftlarni nafaqat ozazon hosil qilish orqali, balki Kliani-Fisher usulida hosil bo’lishi orqali ham farqlanishi mumkin. Bu ikki epimerlarning fizik xususiyatlari turlicha bo’lgani uchun ularni ajratish mumkin. Lekin, uglevodlarni tozalash qiyin bo’lgani uchun, ketma-ketlikning kislota hosil bo’lish bosqichida tuz holida ajratib olish maqsadlidir; so’ngra individual laktonni individual aldozaga qaytarish imkoniyati paydo bo’ladi. Aldoza zanjirining qisqarishi: Ruff usulida parchalash. Aldozalarni bir uglerod atomi kam saqlagan boshqa aldozaga o’tkazishning turli usullari bor. Bu usullardan biri Ruff usulida parchalashga asoslangan. Aldozani bromli suv ta’sirida oksidlanib, glyukon kislota hosil sintez qilish bizga ma’lum; bu kislotaning kaltsiyli tuzi vodorod peroksid bilan temir tuzlari ishtirokida oksidlanishidan aldozaning karbonat-ionini hosil qiladi va bu uglevod zanjirida bir uglerod atomi kam saqlanadi. CHO H O O HO H H CH 2 O 1 2 3 4 5 HCN CN O O O H H H H H CH 2 O 1 2 3 4 5 6 CN H O O H H H H H CH 2 O 1 2 3 4 5 6 H 2 H + COOH O O O H H H H H CH 2 OH 1 2 3 4 5 6 -H 2 O C = O O O H H H H H CH 2 OH 1 2 3 4 5 6 Na(Hg) CO 2 CHO OH OH OH H H H H HO CH 2 OH 1 2 3 4 5 6 H 2 O H + COOH H O O H H H H H CH 2 O 1 2 3 4 5 6 -H 2 O C = O H O H H H H H CH 2 O 1 2 3 4 5 6 Na(Hg) CO CHO H OH OH H HO H H HO CH 2 OH 1 2 3 4 5 6 DIASTEREOMER SIANGIDRINLAR DIASTEREOMER GLYUKON aralashma oddatda shu bosaichda DIASTEREOMER GLYUKOLAKTONLAR DIASTEREOMER ALDOGEKSOZALAR enantiomerlar 479
Aldozaning epimerga o’tishi. Uchlamchi aminlar, ayniqsa piridin ishtirokida, glyukon kislota va uning epimeri orasida muvozanat tiklanadi. Bu reaktsiya aldozadan uning epimeriga o’tishining muhim usulidir: bunda molekulaning katta qismi dastlabki holatini saqlab qoladi va faqatgina 2-S atomi bo’yicha o’zgarish kuzatiladi. Aldoza bromli suv bilan oksidlanishidan glyukon kislota hosil bo’ladi; ushbu kislota piridin bilan qayta ishlanib, hosil bo’luvchi muvozanat aralashmasidan epimer glyukon kislota ajratib olinadi va so’ngra lakton shaklida epimer aldozagacha qaytariladi.
(+)-Glyukoza konfiguratsiyasi. Fisher isbotlari. 1888 yilga qadar juda kam monosaxaridlar ma’lum bo’lib, ular orasida (+)-glyukoza, (–)-fruktoza va (+)-arobinoza bor edi. (+)-Mannoza endigina sintez qilingan. (+)-glyukoza aldogeksoza ekanligi, (+)-arobinoza esa aldopentoza ekanligi aniqlangan. Bu vaqtga qadar uglevodlar ozazonlar hosil qilishi, zanjirining uzayishi va qisqarishi bilan boruvchi reaktsiyalar o’rganilgan; aldozalar sorbitlarga qaytarilishi, monokarbon kislota glyukon kislota Vant Goff va Le Bellar timonidan optik faollik va sterioizomeriya nazariyasi taklif etilgan va takomillashtirilgan. (+)-Glyukoza aldoza bo’lib, mavjud 16 konfiguratsiyalardan istalgan biri bo’lishi mumkin. Savol tug’iladi: Glyukozaning konfiguratsiyasi qanday? 1888 y. Emil Fisher (Vyurtsburg universiteti) bu savolga javob qidirib, izlanishlarini boshlaydi va 1891 yilda yakunlaydi. 1902 yilda esa ayni izlanishlari uchun Nobel mukofotiga sazovor bo’ladi. Quyida bu izlanishlar bir oz takomillashtirilgan holda o’rganib chiqilgan. (+)-Glyukozaning 16 konfiguratsiyasi 8 juft enantiomerlarni tashkil etadi. O’sha vaqtda absolyut konfiguratsiyani aniqlash usuli bo’lmagani uchun Fisher, (+)-glyukoza ikki enantiomerlardan biri ekanini isbotlashni maqsad qilib oladi. C = O H OH H HO H H HO CH 2 OH Na (Hg), CO 2 CHO H OH OH H HO H H HO CH 2 OH glyukolakton epimer aldogeksozalar CHO OH OH OH H H H H HO CH 2 OH aldogeksoza Br 2 , H 2 O COOH OH OH OH H H H H HO CH 2 OH epimer glyukon kislotalar piridin COOH H OH OH H HO H H HO CH 2 OH -H 2 O CHO OH OH OH H H H H HO CH 2 OH 1 2 3 4 5 6 Br 2 , H 2 O COOH OH OH OH H H H H HO CH 2 OH 1 2 3 4 5 6 CaCO 3 (COO – ) 2 Ca 2+ OH OH OH H H H H HO CH 2 OH 1 2 3 4 5 6 H 2 O 2 Fe 2+ CHO H OH OH HO H H CH 2 OH 1 2 3 4 5 + CO 2– 3 aldogeksoza glyukon kislota kalsiy glyukonat aldopentoza 480
Fisher masala yechimini topish uchun uni yanada soddalashtiradi va shartli ravishda I – VIII bo’lgan 5-C atomidagi OH-guruhi o’ng tomonda joylashgan konfiguratsiyalarni saqlab qoladi (bu keyinchalik to’g’ri qaror ekanligi isbotlanadi).
Fisher isbotlashlari (+)-glyukoza bilan birga (–)-arobinoza uchun ham mos bo’lgani sababli, al- dopentozaning konfiguratsiyalarini ham kuzatib o’tadi. 8 ta mumkin bo’lgan konfiguratsiyalardan to’rttasini tanlab oladi; ular eng quyi asimmetrik uglerod atomidagi ON-guruhi bilan farqlanadi (IX – XII).
1. Azot kislotasi bilan oksidlashda (–)-arobinoza optik faol dikarbon kislota hosil qiladi. Eng pastki asimmetrik markazdagi ON-guruhi o’ng tomonda joylashadi deb qabul qilinsa, mos ravishda eng yuqoridagi asimmetrik markazdagi ON-guruhi chap tomondan o’rin egallaydi (X yoki XII). Chunki ON-guruhi o’ng tomonda bo’lganida (IX – XI) dikislota optik faol bo’lmagan mezo- kislota bo’lar edi. CHO H OH HO H CH 2 OH C C C HNO 3 COOH H OH HO H COOH C C C (–)-arabinoza X yoki XII optik faol CHO OH OH OH H H H CH 2 OH IX CHO H OH OH HO H H CH 2 OH X CHO OH OH H H H HO CH 2 OH XI CHO H OH H HO H HO CH 2 OH XII CHO OH H OH OH H HO H H CH 2 OH V CHO H H OH OH HO HO H H CH 2 OH VI CHO OH H OH H H HO H HO CH 2 OH VII CHO H H OH H HO HO H HO CH 2 OH VIII 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 CHO OH OH OH OH H H H H CH 2 OH I CHO H OH OH OH HO H H H CH 2 OH II CHO OH OH OH H H H H HO CH 2 OH III CHO H OH OH H HO H H HO CH 2 OH IV 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 481
2. (–)-Arobinoza Kiliani-Fisher sintezi bo’yicha (+)-glyukoza va (+)-mannozaga o’tadi. Shuning uchun (+)-glyukoza va (+)-mannoza epimer hisoblanadi. Buning natijasida (+)-glyukoza va (+)- mannoza uchun III va IV yoki VII va VIII konfiguratsiyalar mos keladi.
3. (+)-Glyukoza ham (+)-mannoza ham azot kislotasi bilan oksidlanishidan optik faol dikarbon kislotalar hosil bo’ladi. Bu 4-S dagi ON-guruhi o’ng tomonda joylashishini anglatadi (III va IV), chunki agar u chap tomonda bo’lganida (VII va VIII), hosil bo’luvchi shakar kislotalaridan biri albatta mezo- kislota bo’lar edi.
(–)-Arabinozada bu gidroksil o’ng tomonda joylashishi kerak, shuning uchun u X konfiguratsiyaga ega bo’ladi.
OH OH H H H HO CH 2 OH C C C C H HO HNO 3 COOH OH OH H H H HO COOH C C C C H HO CHO H OH H HO H HO CH 2 OH C C C C H HO HNO 3 COOH H OH H HO H HO COOH C C C C H HO VII optik faol emas VIII 1 2 3 4 5 6 optik faol mezo-birikma CHO OH OH H H H HO CH 2 OH C C C C OH H HNO 3 COOH OH OH H H H HO COOH C C C C OH H CHO H OH H HO H HO CH 2 OH C C C C OH H HNO 3 COOH H OH H HO H HO COOH C C C C OH H III optik faol IV optik faol 1 2 3 4 5 6 CHO H OH HO H CH 2 OH C C C (–)-arabinoza taxminiy formula X yoki XII CHO OH OH H H H HO CH 2 OH 1 2 3 4 5 6 C C C C va CHO H OH H HO H HO CH 2 OH C C C C (+)-glyukoza va (+)-mannoza: epimerlar, taxminiy formula III va IV yoki VII va VII 1 2 3 4 5 6 CHO OH OH OH H H H CH 2 OH HNO 3 COOH OH OH OH H H H COOH IX optik faol emas mezo-birikma CHO OH OH H H H HO CH 2 OH HNO 3 COOH OH OH H H H HO COOH XI optik faol emas mezo-birikma 482
III va IV konfiguratsiyalar (+)-glyukoza va (+)-mannoza ekanligi aniq, lekin ularning mosi tanlanishi qoldi. Ayni muammoni hal etish va o’z farazlarining yakuniy bosqichiga nuqta qo’yish uchun, Fisher yana bir sintezni amalga oshirdi – ya’ni gulozani sintez qilib oladi. Agar biz (+)-shakar kislotasining ikki konfiguratsiyasini (IIIa va IVa) kuzatadigan bo’lsa, IIIa tuzilish ikki turli geksozalardan III va V enantiomerlardan sintez qilinishi mumkin.
IVa kislota esa faqatgina IV geksozadan sintez qilinadi. IV a kislotani faqatgina bitta geksozadan – IV tuzilishdan hosil qilish mumkin:
Bundan (+) – shakar kislota IIIa konfiguratsiyaga ega deyish mumkin va (+)-glyukoza III konfiguratsiyaga ega bo’ladi.
CHO H OH H HO H HO CH 2 OH C C C C OH H (+)-mannoza IV COOH OH OH OH H H H COOH C C C C H HO (–)-guloza V CHO OH OH H H H HO CH 2 OH C C C C OH H (+)-glyukoza III 1 2 3 4 5 6 CHO OH OH H HO H HO CH 2 OH C C C C OH H HNO 3 COOH OH OH H HO H HO COOH C C C C OH H IV 1 2 3 4 5 6 HNO 3 CH 2 OH OH OH H HO H HO CHO C C C C OH H 6 5 4 3 2 1 IVa IV (180 o burilgan) CHO OH OH H H H HO CH 2 OH C C C C OH H HNO 3 COOH OH OH H H H HO COOH C C C C OH H III 1 2 3 4 5 6 HNO 3 CH 2 OH OH OH H H H HO CHO C C C C OH H 6 5 4 3 2 1 IIIa V tuzilishning enantiomeri CHO H OH HO H CH 2 OH C C C (–)-arabinoza H OH |
