Окислительные превращения 5- гидрокси-6- метилурацила под действием молекулярного кислорода в присутствии хлорида меди(II), гидроксильных и пероксильных радикалов

• Автор: Нугуманов, Тимур Римович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 91 с. : 7 ил.

1.1 Комплексообразование производных урацила с металлами переменной валентности

1.1.1. Таутомерия урацилов

1.1.2. Взаимодействие урацилов с ионами металлов в водных растворах

1.1.3. Взаимодействие ионов металлов с урацилами в неводных средах

1.2. Окисление органических соединений в присутствии кислорода и солей меди.

1.2.1. Активация кислорода медьсодержащими белками.

1.2.2. Фиксация и активация молекулярного кислорода на комплексах меди с субстратом.

1.2.3. Образование активных форм кислорода в присутствии медиН.

1.2.4. Окисление органических соединений ионами медиН

1.3. Окисление пиримидиновых оснований

1.3.1. Окисление пиримидиновых оснований гидроксильными радикалами.

1.3.2. Окисление пиримидиновых оснований пероксильными радикалами
1.3.3. Окисление пиримидиновых оснований перманганатом калия.
1.3.4. Окисление пиримидиновых оснований исроксосульфатионами в водных растворах
1.3.5. Окисление пиримидиновых оснований перекисными соединениями.
1.3.6. Окисление пиримидиновых оснований озоном
ГЛАВА И. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
. 2.1. Используемые реагенты
2.2. Методы анализа.
2.2.1. ИКспектроскопия
2.2.2. Электронная спектроскопия.
2.2.3. ЯМРспектроскопия.
2.2.4. Высокоэффективная жидкостная хроматография
2.2.5. Рентгеноструктурный анализ
2.2.6. Квантовохимические расчеты.
2.2.7. Хроматомассспектрометрия.
2.3. Методы проведения эксперимента.
2.3.1. Изучение комплексообразования 5гидрокси6метилурацила с хлоридом медиН
2.3.2. Окисление 5гилрокси6метилурацила кислородом воздуха в присутствии солей металлов переменной валентности.
2.3.3. Манометрическое определение количества поглощенного кислорода
2.3.4. Изучение реакции 5гидрокси6метилурацила с нсроксильными радикалами .
2.3.5. Изучение реакции 5гидрокси6метилурацила с гидроксильными радикалами, генерируемыми реактивом Фентона.
ГЛАВА III. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.
3.1. Окисление 5гидрокси6мстилурацила кислородом в присутствии солей металлов переменной валентности.
3.1.1 Влияние природы иона металла на окисление 5гидрокси6метилурацила кислородом в водных растворах
3.1.2. Влияние кислорода на скорость окисления 5гидрокси6мстилурацила
3.1.3. Комплсксообразованис СиСЬ. с 5гидрокси6метилурацилом в водных растворах.
3.1.4. Зависимость скорости окисления 5гидрокси6метилурацила от концентрации СиСЬо .
3.1.5. Температурная зависимость эффективной константы скорости окисления 5гидрокси6метилурацила.
3.1.6. Манометрическое определение количества поглощенного кислорода.
3.2. Идентификация продукта окисления 5гидроксибметилурацила методом С ЯМР и массспектроскопии и рентгеноструктуриым анализом.
3.3. Обсуждение механизма реакции.
3.3.1. Окисление 5гидрокси6метилурацила гидроксильными радикалами.
3.3.2. Влияние первичных спиртов на скорость окисления 5гидроксибметилурацила
3.3.3. Квантовохимические расчеты механизма гидроксилирования 5гидрокси6метилурацила
3.4. Окисление 5гидроксибметилурацила псроксильными радикалами
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Изучение окислительной трансформации 5гидроксибметилурацила молекулярным кислородом в водных растворах в присутствии хлорида мсдиП, гидроксильными и пероксильными радикалами. Научная новизна и практическая ценность. В работе впервые с количественным выходом получен 5,5,6григидрокси6метилпиримидин2,4дион окислением 5гидрокси6метилурацила молекулярным кислородом в присутствии хлорида медиИ. С ЯМРи хроматомассспектромстрии. Определено влияние природы нона металла, соотношения реагентов, температуры на скорость окисления 5гидроксибмстилурацила молекулярным кислородом. На основании изучения состава образующегося комплекса 5гнлроксибметилурацила с ионом СиН, количества поглощенного кислорода, квантовохимических расчетов и литературных данных предложен механизм реакции, включающий фиксацию и активацию кислорода на комплексе, образование гидроксильных радикалов, которые с диффузионной константой скорости гидроксилируют С5 С6 двойную связь урацила. Апробация работы. Результаты исследований были доложены и обсуждены на VIII Международном семинаре по магнитному резонансу спектроскопия, томография и экология РостовнаДону, , на Всероссийской конференции лауреатов Международного благотворительного научного фонда им. К.И. Замараева Современные подходы к проблемам физикохимии и катализа Новосибирск, , на IV Международной конференции по новым технологиям и приложениям современных физикохимических методов РостовнаДону, , на IX Международном семинаре по магнитному резонансу спектроскопия, томография и экология РостовнаДону, . Публикации. По результатам исследований опубликованы 4 статьи и тезисы 5 докладов. Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, посвященного активации молекулярного кислорода комплексами меди и окислению производных урацила, описания объектов и методов исследования, результатов исследований и их обсуждения, выводов и списка использованной литературы. Автор глубоко признателен д. Н.И. Кабальновой и к. С.А. Грабовскому за помощь в проведении и интерпретации результатов кинетических экспериментов, З. А. Стариковой ИНЭОС РАН за проведение рентгеноструктурного анализа кристаллов 5,5,6тригидрокси6метилпиримидин2,4диона, М. Е. Клецкому Южный федеральный университет, г. РостовнаДону за проведение квантовохимических расчетов, к. С.П. Иванову за проведение хроматографических анализов, а также всем сотрудникам лаборатории координационной химии ИОХ УНЦ РАН за помощь в работе. ГЛАВА I. Изучение окислительных превращений пиримидиновых оснований важно для понимания механизма повреждения и восстановления нуклеиновых кислот. Использование модельных систем, имитирующих действие ферментативных, представляет особый интерес. При этом обсуждается фиксация и активация молекулярного кислорода на комплексах металлов переменной валентности. Производные урацила имеют несколько донорных центров и могут участвовать в качестве лигандов при комплексообразовании с солями металлов переменной валентности. Теоретически урацил может существовать в шести таутомерных формах рис. Рис. Возможные таутомеры 5замещенных производных урацила Квантовохимическими методами расчета было показано, что в газовой фазе наиболее устойчивым является дикетотаутомер а, вторым по устойчивости таутомером является структура б. Исследования методом ИКспсктроскопии и рентгеноструктурного анализа 9 замещенных урацилов в твердой фазе также свидетельствуют о том, что все они находятся в дикетоформе. В работах методом УФспектроскопии было определено, что в кислых и нейтральных водных растворах преимущественной формой производных урацила является дикетоформа. В интервале 0 8. Содержание енольной формы 5гидрокси6метилурацила примерно на порядок выше табл. Таблица 1. Н0 рН5. Н6. Н7. Н8. Н9. Урацил 8. Т0Ш 0. Тимин 3. О О3 0. Метилурацил 5. О 0. При 9. В водных щелочных растворах урацилы выступают в качестве слабых двухосновных кислот. Константа депротонирования по первой ступени равна рК 9. Природа растворителя влияет на дспротонированис 1 и 3 атомов азота . А с большей делокализацией заряда преобладает в растворах с низкой диэлектрической проницаемостью е рис. И
И
Рис.