Uracilsir svarīgs pirimidīna atvasinājums ar plašu bioloģisko, medicīnisko un rūpniecisko pielietojumu klāstu. Ir bijis ievērojams skaits pētījumu rezultātu par Uracil sintēzi, tostarp ķīmisko sintēzi, mikrobu sintēzi un enzīmu katalizētu sintēzi. Šajā rakstā tiks detalizēti aprakstītas dažādas Uracil sintētiskās metodes.
1. Ķīmiskā sintēze:
Ķīmiskā sintēze ir viena no senākajām un reprezentatīvākajām Uracil sintētiskajām metodēm. Ķīmiskajā sintēzē Uracilu iegūst 5-hloruracila un acetilacetona kondensācijas reakcijā, kam seko dažādas reakcijas. Tālāk ir uzskaitīti vairāki klasiski ķīmiskās sintēzes ceļi:
1.1. Izmantojiet 5-hloruracilu kā izejmateriāla sintētisko ceļu:
Klasiskais sintētiskais ceļš, izmantojot 5-hloruracilu kā izejmateriālu, sākās divu zinātnieku Korija un Šeperdsona pētījumos. Viņi sintezēja Uracilu, reaģējot 5-hloruracilam ar piridonu vai -ketoesteri. Vēlāk šo sintētisko maršrutu uzlaboja un optimizēja daudzi pētnieki, no kuriem slavenākie ir Khorana un Dorfman et al.
1950. gados Khorana komanda sintezēja Uracilu, izmantojot 5-hloruracilu un acetilacetonu kā izejmateriālus, izmantojot četrpakāpju reakciju. Tostarp 5-hloruracila un acetilacetona kondensācijas reakcija ir galvenais solis, lai iegūtu Uracil prekursoru 5-hloro-2-formil-4-karboksipirimidīnu (CMCP), kam seko reducēšana. , skābes katalizēta gredzena šķelšanās un dehidratācija Uracils beidzot tika sintezēts reakcijā, izmantojot daudzpakāpju konversiju.
Dorfmans u.c. uzlaboja 5-hloruracila ķīmisko sintēzi, kā katalizatoru izmantojot nātrija metiltrifluormetānsulfonātu (MeOTf), un kondensācijas reakcijā ieguva CMCP, un, apvienojot kondensāciju, dekarboksilēšanu un citas reakcijas, beidzot tika iegūts uracils. Pēc tam daži šī ceļa uzlabojumi ietver piridīna kondensācijas reakciju ar 2-oksourīnvielu un 1,3-dioksepāna izmantošanu kā starpproduktu utt.
1.2. Aminoketona izmantošana kā izejmateriāla sintētiskais ceļš:
Papildus sintētiskajam ceļam, izmantojot 5-hloruracilu kā izejmateriālu, ir arī kodolīgāka metode, izmantojot aminoketonu kā izejvielu. Šajā sintētiskajā ceļā ureāzi (Ureāzi) izmanto kā virzītājspēku, lai hidrolizētu urīnskābi par diaminoetiķskābi un pēc tam iegūtu aminoketonu sārmainos apstākļos. Sekojoša aminoketona oksidēšana par aciloksigrupu ūdeņraža jodīda katalīzē dod Uracil. Metodei ir augsta atomu ekonomija un videi draudzīgums, un tā ir sintēzes metode saskaņā ar zaļo ķīmiju.
2. Mikrobu sintēze:
Mikrobu sintēze attiecas uz Uracil sintēzi, izmantojot mikrobu vielmaiņas ceļus. Dabā Uracils ir metabolīts, ko ražo eikarioti un baktērijas dezoksiribonukleīnskābes (DNS) un ribonukleīnskābes (RNS) metabolisma ceļā.
Mikrobu sintēzē kā izejmateriālu parasti izmanto urīnskābi, un Uracil visbeidzot tiek sintezēts, izmantojot daudzpakāpju metabolismu. Piemēri ir šādi:
Šajā ceļā urīnskābe ureidāzes katalīzes ceļā sadalās urīnā un piruvātā; pēc tam piruvāts tiek pārveidots par uracilu, piedaloties dažādiem enzīmiem, piemēram, karboksilāzei un karboksilēšanas-dekarbonilāzei, un sekojošā Uracila reakcija tiek iegūta, izmantojot pantotēnskābes amīda ceļu. Lielākajai daļai mikroorganismu enzīmu mehānisms Uracil sintezēšanai ir cieši saistīts ar pantotēnskābes amīda vielmaiņas ceļu.
Turklāt ir saņemti ziņojumi par inženierijas baktēriju izveidi Uracil sintezēšanai, izmantojot gēnu inženieriju, piemēram, hidroksibutirāta-3-karboksilāta hidroksilāzes (HPCDH) izmantošanu, kas veido glikolskābi Escherichia coli (E.coli) un disociāciju. līdz 9 Piedaloties tādiem enzīmiem kā lipoilkoenzīma A pirovīnskābes dekarboksilāze (PDH-E2), Uracil biosintēze inženierijas baktērijās pirmo reizi tika realizēta, izmantojot dzintarskābi un aminosavienojumus kā izejvielas.
3. Enzīmu katalizēta sintēze:
Enzīmu katalizētajā sintēzes metodē Uracil sintezēšanai tiek izmantota fermentu katalizēta reakcija, kuras priekšrocības ir videi draudzīgums un viegli reakcijas apstākļi. Ir konstatēts, ka vairāki fermenti katalizē Uracil sintēzi, galvenokārt: Uracil enzīms, ureāze un ureāze. Šeit ir divi piemēri.
3.1 Uracil fermentu katalizēta sintēze:
Uracila ferments var katalizēt uracila un citu savienojumu reakciju, izmantojot racemizācijas izomerizāciju, lai iegūtu Uracilu. Starp tiem uracils ir savienojums, kas plaši sastopams bioloģiskajās sistēmās, un ir izredzes tikt plaši izmantotam. Gan Saccharomyces cerevisiae, gan Escherichia coli satur Uracil fermentu, kam ir plaša pielietojuma telpa. Mainot reakcijas substrātus, piemēram, izmantojot dažādus substrātus, piemēram, laktāta treonīnu un uracilu, var mainīt gan efektivitāti, gan produkta sadalījumu.
3.2. Sintēze, ko katalizē ureāze:
Uracil enzīmu katalizētā sintēzes metode ietver arī ureāzes katalizēto reakciju. Ureāze ir enzīms, kas var katalizēt urīnvielas pārvēršanos par urīnvielu un amonjaku, kur urīnviela var tikt tālāk reaģēta, veidojot Uracilu. Izvēloties dažādus urīnvielas substrātus, piemēram, urīnvielu un fenilurīnvielu, un mainot reakcijas katalītiskos apstākļus, var realizēt Uracil sintēzi laboratorijas mērogā.
Rezumējot, Uracil var sintezēt dažādos veidos, ieskaitot klasisko ķīmisko sintēzi, mikrobu sintēzi un enzīmu katalizētu sintēzi. Šīm sintētiskajām metodēm ir plašas pielietošanas iespējas dažādās jomās, un tās nodrošina arī vairākas iespējas liela mēroga Uracil ražošanai.
Ķīmiskās īpašības:
1. Ketospirta tautomērija: ūdens šķīdumā uracils un tā tautomērs, ūdeņraža uracils, tiek pārveidoti viens par otru vienas protonu starpības ietekmē.
2. N-glikozilēšana: Uracilu var metilglikozilēt, lai iegūtu 5-metiluracilu.
3. Alkilēšana: sārmainos apstākļos uracilu var alkilēt, parasti izmantojot metilēšanas līdzekli metilmetilkarbonātu.
4. Karboksimetilēšana: karboksilgrupu var apvienot ar uracilu, izmantojot karboksimetilēšanu.
Reaktīvs raksturs:
1. Sārmainās hidrolīzes reakcija: Sārmainos apstākļos uracilu var hidrolizēt par uracilskābi, kas ir DNS degradācijas veids.
2. Oksidācijas reakcija: Uracils var oksidēties un pārvērsties par 5-hidroksiuracilu, kas ir izplatīts produkts, kas veidojas DNS bojājuma laikā.
3. Deaminācijas reakcija: Uracils var ražot trihidrouracilu deaminācijas reakcijas rezultātā.
4. Aminēšanas reakcija: Uracilu var pārvērst par starpproduktu acetaminobenzolsulfonskābes (ATPS) sintēzei ar amonjaka palīdzību.
Uracils ir svarīga organiskā molekula, kas iesaistīta dažādās šūnu metabolisma reakcijās. Tam ir dažādas reaktīvas īpašības, tostarp ketola tautomerizācija, N-glikozilēšana, alkilēšana, karboksimetilēšana utt. Turklāt uracils ir iesaistīts arī dažās svarīgās reakcijās, piemēram, sārmu hidrolīzē, oksidēšanā, deaminācijā, amonācijā utt. daudz pētījumu un pielietojuma vērtību. Piemēram, ķīmiskās zāles var sintezēt, izmantojot karboksimetilēšanu, un uracila sārmainā hidrolīze ir galvenais DNS degradācijas ceļš. Šie pētījumi sniedz mums padziļinātu izpratni par Uracil lomu un nozīmi. svarīga palīdzība.