stringtranslate.com

Деметилирование

Деметилирование — это химический процесс, в результате которого из молекулы удаляется метильная группа (CH 3 ). [1] [2] Распространенным способом деметилирования является замена метильной группы атомом водорода, что приводит к чистой потере одного атома углерода и двух атомов водорода.

Аналогом деметилирования является метилирование .

В биохимии

Дикамба, широко используемый гербицид, биоразлагается путем деметилирования с образованием 3,6- дихлорсалициловой кислоты , катализируемого ферментом диоксигеназой . [ 3]

Деметилирование имеет отношение к эпигенетике . Деметилирование ДНК катализируется деметилазами . Эти ферменты окисляют N-метильные группы, которые встречаются в гистонах , в производных лизина и в некоторых формах ДНК. [4]

R2N - CH3 + O → R2N - H + CH2O

Одним из семейств таких окислительных ферментов является цитохром P450 . [5] Альфа-кетоглутарат-зависимые гидроксилазы также активны для деметилирования ДНК, действуя по схожей стехиометрии. [6] Эти реакции, которые протекают через гидроксилирование , используют слегка ослабленные связи CH метиламинов и метиловых эфиров .

Деметилирование некоторых стеролов является этапом биосинтеза тестостерона и холестерина . Метильные группы теряются в виде формиата . [7]

Переработка биомассы

Метоксигруппы в значительной степени украшают биополимер лигнина . Большой интерес был проявлен к преобразованию этой распространенной формы биомассы в полезные химикаты (помимо топлива). Одним из этапов такой обработки является деметилирование. [8] [9] Деметилирование ванилина , производного лигнина, требует 250 °C (482 °F) и сильного основания. [10] Целлюлозно-бумажная промышленность перерабатывает лигнин с использованием водного сульфида натрия , который частично деполимеризует лигнин. Делигнификация сопровождается обширным O-деметилированием, в результате чего образуется метантиол , который выбрасывается бумажными фабриками . [11]

В органической химии

Деметилирование часто относится к расщеплению эфиров , особенно арильных эфиров. [12]

Исторически арилметиловые эфиры, включая такие природные продукты, как кодеин ( O -метилморфин), деметилировались путем нагревания вещества в расплавленном гидрохлориде пиридина (температура плавления 144 °C (291 °F)) при температуре от 180 до 220 °C (от 356 до 428 °F), иногда с избытком хлористого водорода , в процессе, известном как расщепление эфира Цейзеля-Прея . [13] [14] Количественный анализ ароматических метиловых эфиров может быть выполнен путем аргентометрического определения образовавшегося хлорида N -метилпиридиния . [15] Механизм этой реакции начинается с переноса протона от иона пиридиния к арилметиловому эфиру, крайне неблагоприятная стадия ( K < 10 −11 ), которая объясняет требуемые жесткие условия, учитывая гораздо более слабую кислотность пиридиния ( p K a = 5,2) по сравнению с протонированным арилметиловым эфиром (ион арилметилоксония, p K a = –6,7 для арил = Ph [16] ). За этим следует S N 2 атака иона арилметилоксония на метильную группу либо пиридином , либо ионом хлорида (в зависимости от субстрата) с получением свободного фенола и, в конечном итоге, хлорида N -метилпиридиния, либо напрямую, либо путем последующего переноса метила от метилхлорида к пиридину. [15]

Другой классический (но, опять же, жесткий) метод удаления метильной группы арилметилового эфира заключается в нагревании эфира в растворе бромистого водорода или иодистого водорода , иногда также с уксусной кислотой . [17] Расщепление эфиров бромистоводородной или иодистоводородной кислотой происходит путем протонирования эфира с последующим замещением бромидом или иодидом . Несколько более мягкий набор условий использует циклогексилиодид (CyI, 10,0 экв.) в N , N -диметилформамиде для получения небольшого количества иодистого водорода in situ . [18]

Трибромид бора , который можно использовать при комнатной температуре или ниже, является более специализированным реагентом для деметилирования арилметиловых эфиров. Механизм деалкилирования эфира протекает через первоначальное обратимое образование аддукта кислоты-основания Льюиса между сильнокислым Льюисом BBr 3 и основным эфиром Льюиса. Этот аддукт Льюиса может обратимо диссоциировать с образованием катиона дибромборила оксониума и Br – . Разрыв эфирной связи происходит посредством последующей нуклеофильной атаки на виды оксониума Br – с образованием арилоксидибромборана и бромистого метила. По завершении реакции фенол высвобождается вместе с борной кислотой (H 3 BO 3 ) и бромистоводородной кислотой (водн. HBr) при гидролизе производного дибромборана во время водной обработки . [19]

Более сильные нуклеофилы, такие как диорганофосфиды (LiPPh 2 ), также расщепляют арильные эфиры, иногда в мягких условиях. [20] Другие сильные нуклеофилы, которые были использованы, включают тиолатные соли , такие как EtSNa. [21]

Ароматические метиловые эфиры, особенно те, которые имеют смежную карбонильную группу, могут быть региоселективно деметилированы с использованием эфирата иодида магния . [22] Примером использования этого является синтез природного продукта калфостина А , [23] , как показано ниже.

Синтез кальфостина А путем региоселективного О-деметилирования
Синтез кальфостина А путем региоселективного О -деметилирования

Метиловые эфиры также подвержены деметилированию, которое обычно достигается путем омыления . Высокоспециализированные деметилирования широко распространены, такие как декарбоксилирование Крапчо :

Смесь анетола , КОН и спирта нагревали в автоклаве. Хотя продуктом этой реакции был ожидаемый анол , Чарльз Доддс также обнаружил высокореакционный продукт димеризации в маточных растворах, называемый дианолом .

Н-деметилирование

N -деметилирование 3° аминов осуществляется по реакции фон Брауна , в которой в качестве реагента для получения соответствующих нор- производных используется BrCN . Была разработана современная вариация реакции фон Брауна, в которой BrCN заменяется этилхлорформиатом . Приготовление Паксила из ареколина является применением этой реакции, а также синтез GSK-372,475 , например.

N - деметилирование имипрамина дает дезипрамин .

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Clayden, J.; Greeves, N.; Warren, S.; Wothers, P. (2001). Органическая химия . Оксфорд, Оксфордшир: Oxford University Press . ISBN 978-0-19-850346-0.
  2. ^ Смит, Майкл Б.; Марч, Джерри (2007), Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure (6-е изд.), Нью-Йорк: Wiley-Interscience, ISBN 978-0-471-72091-1
  3. ^ Думитру, Разван; Цзян, Вэнь Чжи; Уикс, Дональд П.; Уилсон, Марк А. (2009). «Кристаллическая структура дикамба-монооксигеназы: негемовая оксигеназа Риске, катализирующая окислительное деметилирование». Журнал молекулярной биологии . 392 (2): 498–510. doi :10.1016/j.jmb.2009.07.021. PMC 3109874. PMID  19616011 . 
  4. ^ Pedersen MT, Helin K (ноябрь 2010 г.). «Гистоновые деметилазы в развитии и болезнях». Trends in Cell Biology . 20 (11): 662–71. doi :10.1016/j.tcb.2010.08.011. PMID  20863703.
  5. ^ Роланд Сигел; Сигел, Астрид; Сигел, Хельмут (2007). Повсеместные роли белков цитохрома P450: ионы металлов в науках о жизни . Нью-Йорк: Wiley. ISBN 978-0-470-01672-5.
  6. ^ Kohli RM, Zhang Y (октябрь 2013 г.). «TET-ферменты, TDG и динамика деметилирования ДНК». Nature . 502 (7472): 472–9. Bibcode :2013Natur.502..472K. doi :10.1038/nature12750. PMC 4046508 . PMID  24153300. 
  7. ^ Питцке, Маттиас; Мейзер, Йоханнес; Васкес, Алексей (2020). «Метаболизм формиата в здоровье и болезни». Молекулярный метаболизм . 33 : 23–37. doi :10.1016/j.molmet.2019.05.012. PMC 7056922. PMID 31402327  . 
  8. ^ Шмидт, Сэнди (2022). «Расширение репертуара оксигеназ Риске для O-деметилирования». Chem Catalysis . 2 (8): 1843–1845. doi :10.1016/j.checat.2022.07.005.
  9. ^ W. Boerjan; J. Ralph; M. Baucher (июнь 2003 г.). «Биосинтез лигнина». Annu. Rev. Plant Biol. 54 (1): 519–549. doi :10.1146/annurev.arplant.54.031902.134938. PMID  14503002.
  10. ^ Ирвин А. Перл (1949). "Протокатеховая кислота". Органические синтезы . 29 : 85; Собрание томов , т. 3, стр. 745.
  11. ^ Хансен, GA (1962). « Контроль запаха и выпадений на фабрике по производству крафт-целлюлозы ». Журнал Ассоциации по контролю за загрязнением воздуха . 12 (9): 409–436. doi :10.1080/00022470.1962.10468107. PMID  13904415.
  12. ^ Вайсман, Стивен А.; Зевге, Дэниел (2005). «Последние достижения в области деалкилирования эфира». Тетраэдр . 61 (33): 7833–7863. doi :10.1016/j.tet.2005.05.041.
  13. ^ Lawson, JA; DeGraw, JI (1977). «Улучшенный метод O-деметилирования кодеина». Журнал медицинской химии . 20 (1): 165–166. doi :10.1021/jm00211a037. ISSN  0022-2623. PMID  833817.
  14. ^ Хасснер, Альфред; Штумер, К. (2002). Органические синтезы, основанные на реакциях названий (2-е изд.). Амстердам: Pergamon . ISBN 9780080513348. OCLC  190810761.
  15. ^ ab Burwell, Robert L. (1954-08-01). «Расщепление эфиров». Chemical Reviews . 54 (4): 615–685. doi :10.1021/cr60170a003. ISSN  0009-2665.
  16. ^ Фоллхардт, Питер; Шор, Нил (2014-01-01). Органическая химия: структура и функция (Седьмое издание). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк. ISBN 9781464120275. OCLC  866584251.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
  17. ^ Streitwieser, Andrew; Heathcock, Clayton H.; Kosower, Edward M. (1992). Введение в органическую химию (4-е изд.). Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall . ISBN 978-0139738500. OCLC  52836313.
  18. ^ Цзо, Ли; Яо, Шаньян; Ван, Вэй; Дуань, Вэньху (июнь 2008 г.). «Эффективный метод деметилирования арилметиловых эфиров». Tetrahedron Letters . 49 (25): 4054–4056. doi :10.1016/j.tetlet.2008.04.070.
  19. ^ JFW McOmie, DE West (1969). "3,3'-Дигидроксибифенил". Органические синтезы . 49 : 13; Собрание томов , т. 5, стр. 412.
  20. ^ Роберт Э. Ирландия; Дэвид М. Вальба (1977). Органические синтезы . Том. 56. с. 44. дои :10.1002/0471264180.os056.11. ISBN 978-0471264224.
  21. ^ Mirrington, RN; Feutrill, GI (1973). "Орцинолмонометиловый эфир". Органические синтезы . 53 : 90. doi :10.15227/orgsyn.053.0090.
  22. ^ Ямагути, Сейджи; Недачи, Масахиро; Ёкояма, Хадзиме; Хираи, Ёсиро (октябрь 1999 г.). «Региоселективное деметилирование 2,6-диметоксибензальдегидов эфиратом йодида магния». Буквы тетраэдра . 40 (41): 7363–7365. дои : 10.1016/S0040-4039(99)01411-2.
  23. ^ Merlic, Craig A.; Aldrich, Courtney C.; Albaneze-Walker, Jennifer; Saghatelian, Alan (1 апреля 2000 г.). «Карбеновые комплексы в синтезе сложных природных продуктов: полный синтез калфостинов». Журнал Американского химического общества . 122 (13): 3224–3225. doi :10.1021/ja994313+. PMC 3548573. PMID  23335811 .