Файл: Краббе П. Применение хироптических методов в химии.pdf

щения пиримидинов и пуринов можно сравнить со спек­ тром поглощения бензола. Кроме того, довольно сильные

Теоретические исследования этих хромофоров пока­ зали, что спектры поглощения рибонуклеотидов в обла­ сти 190—300 им имеют л - »л* - природу [298, 564, 565]. Ме­ тод вычисления вращательной силы с помощью теории связанного осциллятора, особенно в случае циклонуклеозидов, указывает на то, что эта теория объясняет боль­ шинство примеров проявления оптической активности в

зидной конформации в нуклеозидах, использован недавно для исследования конформации цитидина, 2',3'-изопро- пилиденцмтидина, уридина и 2/ ,3'-изопропилиденуридина в воде и органических растворителях [566]. Данные, по­ лученные с помощью КД, для многочисленных пирими­ диновых нуклеозидов позволяют, кроме того, изучить фуранозную конформацию, влияющую на оптическую активность [564, 565].

Хироптическим свойствам этих биологически важных веществ посвящен т а к ж е ряд других сообщений [433, 563, 567—575] (см. также разд. 5.1).

4.3.ПИГМЕНТЫ, ПОРФИРИНЫ

ИРОДСТВЕННЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Опубликованы работы, посвященные исследованию оптических свойств ряда оксиантрахиноновых пигментов,

[18, 317—320]. Кроме того, появился ряд сообщений, посвященных установлению конфигурации главных

90 Глава 4

представителей тетрациклиновой группы антибиотиков [317—320].

Порфирины образуют важный класс природных со­ единений, в который входят хлорофилл, витамин В12 и родственные соединения. Тетрапиррольные ядра, находя­ щиеся в большинстве этих соединений, обусловливают

чески активных металлопорфиринов [576, 577] и хлоро­ филла [578]. Подробное изучение хлоринов, являющихся оптически активными 7,8-дигидропорфиринами, позволи­ ло установить эмпирическую корреляцию между строе­ нием молекул и их хироптическими свойствами [579]. Де ­

ких, как стеркобилин [582] и уробилин [583—586]. Иссле­ дование температурной зависимости К Д /-стеркобилина и d-уробилина показало, что конформация этих соедине­ ний изменяется с температурой. Конформациониые изме­ нения зависят от способности растворителя образовывать водородные связи. Спиральная конформация дипиррилметенового хромофора обращается при низких темпера­ турах в метанол-глицериновых растворах, тогда как в растворе хлороформа обращения не происходит [583— 586].

Другие важные особенности таких хромофоров — пе­ ренос заряда и спиральная конформация больших био­ молекул (полипептидов, полииуклеотидов, нуклеиновых кислот и т. д.) — рассмотрены в следующих главах.

Г Л А В А 5

Оптически активные полимеры

В начале этого столетия было обнаружено, что не­ которые природные вещества, как показано позднее, являющиеся высокополимерами, обладают оптической активностью. Однако отсутствие в то время удовлетвори­ тельных методов очистки сделало невозможным дальней­ шее изучение их оптических свойств. Поляриметрия при­ менялась тогда почти исключительно для структурного и стереохимического изучения небольших молекул.

В течение последних двадцати лет наблюдался про­ гресс не только в области техники измерения Д О В и К Д , но и в области очистки биополимеров. В связи с этим на исследование хироптических свойств природных полиме­ ров было обращено большое внимание. В настоящее время получено значительное число оптически активных синтетических высокополимеров и исследованы их опти­ ческие свойства.

5.1. ПРИРОДНЫЕ ПОЛИМЕРЫ

Спектроскопические методы, и особенно методы Д О В и К Д , несомненно играют в а ж н у ю роль в изучении био­ полимеров. Поскольку в настоящее время имеются моно­ графии и обзорные статьи по конформации белков, по нуклеопротеинам, рибосомам, вирусам, липопротеинам, мембранам и другим макромолекулам [17—21, 433, 563, 587, 594], в этой книге будут упомянуты только наиболее важные положения и некоторые результаты, полученные недавно.

Все природные биополимеры, образованные из угле­ водных или аминокислотных единиц, например полиса­ хариды, белки, полипептиды, полинуклеотиды и фермен­ ты (включая целлюлозу, декстран, желатину и т. д . ),

92 Глава 5

являются оптически активными [17—21]. Хироптические свойства зависят как от их первичной структуры (напри­ мер, от особенностей химического строения), так и от их вторичной структуры (например, спиральной пли неупо­ рядоченной конформации) . Методы Д О В и К Д занимают прочное место в химии белков, хотя информация о строе­ нии, которую они дают, сравнительно невелика. Таким образом, методы Д О В и К Д являются общепринятыми методами при изучении биомолекул, при контроле за их

Кроме того, хироптические методы используются с целью изучения влияния природы растворителя, степени соль­ ватации, изменения рН среды, температуры и т. д.

Открытие аномальной дисперсии а-спиральных поли­ пептидов показало существование конформацнонного вращения, обусловленного спиральной структурой [44, 45, 49—55, 587]. Известно, что нативные белки обладают го­ раздо меньшим отрицательным вращением, чем денату­ рированные белки. Это позволило предположить, что такие изменения во вращении связаны с потерей спираль­ ное™. Уравнение, в ы р а ж а ю щ е е свойства Д О В а-спи­ ральных полипептидов, было использовано в качестве основы для оценки содержания а-спиралей во многих ти­ пах синтетических полипептидов и белков. Рассмотре­ ние этой проблемы с теоретической точки зрения допу­ скает связывание экситонов и показывает, что сильные эффекты Коттона противоположных знаков (куплет) д о л ж н ы возникать в результате каждого сильного элек­ тронного перехода, такого, как я°—>я-переход при 190 нм. Подобные электронные переходы имеют парал ­ лельную и перпендикулярную поляризации относительно оси а-спирали [44, 45, 588, 589]. Позднее показано, что для неопределенно длинной спирали они вызывают появ­ ление другого куплета. Такой более точный подход с точ­ ки зрения экситонной теории позволяет предсказать че­ тыре полосы для каждого сильного поглощения. Д л я осспирали их появление ожидается при 185, 189 и 193 нм. Кроме того, как показано в разд. 4.1, для /г—^"'-пере­ хода пептидной связи оптическая активность ожидается около 216 нм [69, 70, 554—557]. Современные приборы не