Uracilhuwa derivat importanti tal-pirimidina b'firxa wiesgħa ta 'applikazzjonijiet bijoloġiċi, mediċi u industrijali. Kien hemm numru konsiderevoli ta 'riżultati ta' riċerka dwar is-sinteżi ta 'Uracil, inkluża sinteżi kimika, sinteżi mikrobjali u sinteżi katalizzata bl-enzimi. Dan l-artikolu se jintroduċi d-diversi metodi sintetiċi ta 'Uracil fid-dettall.
1. Sinteżi kimika:
Is-sintesi kimika hija waħda mill-aktar metodi sintetiċi bikrija u rappreżentattivi ta 'Uracil. Fis-sintesi kimika, Uracil jinkiseb permezz tar-reazzjoni ta' kondensazzjoni ta' 5-chlorouracil u acetylacetone, b'trasformazzjonijiet sussegwenti permezz ta' reazzjonijiet differenti. Diversi rotot ta' sinteżi kimika klassika huma elenkati hawn taħt:
1.1 Ħu 5-chlorouracil bħala r-rotta sintetika tal-materjal tal-bidu:
Ir-rotta sintetika klassika li tuża 5-chlorouracil bħala l-materjal tal-bidu bdiet mir-riċerka ta' żewġ xjenzati, Cory u Shepherdson. Huma sintetizzaw l-Uracil billi jirreaġixxu 5-chlorouracil ma' pyridone jew -ketoester. Aktar tard, din ir-rotta sintetika ġiet imtejba u ottimizzata minn ħafna riċerkaturi, l-aktar famużi fosthom ir-riċerka ta 'Khorana u Dorfman et al.
Fis-snin ħamsin, it-tim ta' Khorana sintetizza l-Uracil billi juża 5-chlorouracil u acetylacetone bħala materjali tal-bidu permezz ta' reazzjoni f'erba' stadji. Fosthom, ir-reazzjoni ta’ kondensazzjoni ta’ 5-chlorouracil u acetylacetone hija l-pass ewlieni biex jinkiseb il-prekursur 5-chloro-2-formyl-4-carboxypyrimidine (CMCP) ta’ Uracil, segwit minn tnaqqis , Qiss taċ-ċirku kkatalizzat bl-aċidu u deidrazzjoni Uracil kien finalment sintetizzat permezz ta 'konverżjoni f'diversi stadji fir-reazzjoni.
Dorfman et al. tejbet is-sintesi kimika ta '{0}}chlorouracil, bl-użu ta' sodium methyltrifluoromethanesulfonate (MeOTf) bħala katalizzatur, u kiseb CMCP fir-reazzjoni ta 'kondensazzjoni, u permezz ta' taħlita ta 'kondensazzjoni, decarboxylation u reazzjonijiet oħra Uracil finalment ġie prodott. Sussegwentement, xi titjib ta’ din ir-rotta jinkludi r-reazzjoni ta’ kondensazzjoni tal-piridina ma’ 2-oxourea, u l-użu ta’ 1,3-dioxepane bħala intermedjarju, eċċ.
1.2 Meta tieħu l-aminoketone bħala r-rotta sintetika tal-materjal tal-bidu:
Minbarra r-rotta sintetika li tuża 5-chlorouracil bħala l-materjal tal-bidu, hemm ukoll metodu aktar konċiż li juża aminoketone bħala l-materjal tal-bidu. F'din ir-rotta sintetika, urease (Urease) tintuża bħala aġent tas-sewqan biex idrolizza l-aċidu uriku għal aċidu dijaminoacetic, u mbagħad tikseb aminoketone taħt kundizzjonijiet alkalini. L-ossidazzjoni sussegwenti tal-aminoketone għall-grupp acyloxy taħt il-katalisi tal-iodur tal-idroġenu tagħti Uracil. Il-metodu għandu ekonomija ta 'l-atomu għoli u faċli għall-ambjent, u huwa metodu ta' sinteżi f'konformità mal-kimika ħadra.
2. Sinteżi mikrobjali:
Sintesi mikrobjali tirreferi għas-sintesi ta 'Uracil permezz ta' mogħdijiet metaboliċi mikrobiċi. Fin-natura, Uracil huwa metabolit prodott minn ewkarjoti u batterji permezz tal-metaboliżmu ta 'aċidu deoxyribonucleic (DNA) u aċidu ribonuklejku (RNA).
Fis-sintesi tal-mikrobi, l-aċidu uriku normalment jintuża bħala l-materjal tal-bidu, u l-Uracil huwa finalment sintetizzat permezz ta 'metaboliżmu f'diversi stadji. Eżempji huma kif ġej:
F'din ir-rotta, l-aċidu uriku jiġi dekompost f'urea u piruvat permezz tal-katalisi ta 'ureidase; sussegwentement, pyruvate huwa kkonvertit f'uracil bil-parteċipazzjoni ta 'diversi enzimi bħal carboxylase u carboxylation-decarbonylase, u r-reazzjoni sussegwenti ta' Uracil tinkiseb permezz tal-mogħdija ta 'amide ta' l-aċidu pantoteniku. Il-mekkaniżmu enżimatiku tal-biċċa l-kbira tal-mikro-organiżmi biex jissintetizzaw l-Uracil huwa relatat mill-qrib mal-mogħdija metabolika tal-amide tal-aċidu pantoteniku.
Barra minn hekk, kien hemm rapporti dwar il-kostruzzjoni ta 'batterji tal-inġinerija biex jiġu sintetizzati Uracil permezz ta' inġinerija ġenetika, bħall-użu ta 'hydroxybutyrate-3-carboxylate hydroxylase (HPCDH) li jifforma glycolic acid f'Escherichia coli (E.coli) u dissoċjazzjoni sa 9 Bil-parteċipazzjoni ta 'enzimi bħal pyruvic acid decarboxylase (PDH-E2) ta' lipoyl coenzyme A, il-bijosintesi ta 'Uracil fil-batterji ta' l-inġinerija ġiet realizzata għall-ewwel darba bl-użu ta 'aċidu suċċiniku u komposti amminiċi bħala materja prima.
3. Sinteżi katalizzata mill-enzimi:
Il-metodu ta 'sinteżi katalizzata mill-enżimi tutilizza reazzjoni katalizzata mill-enżimi biex tisintetizza l-Uracil, li għandu l-vantaġġi ta' ħbiberija ambjentali u kundizzjonijiet ta 'reazzjoni ħafifa. Instabu bosta enzimi li jikkatalizzaw is-sintesi ta 'Uracil, prinċipalment inklużi: Enżima Uracil, urease u urease. Hawn żewġ eżempji:
3.1 Sinteżi katalizzata mill-enzimi Uracil:
L-enzima Uracil jista 'jikkatalizza r-reazzjoni ta' uracil u komposti oħra permezz ta 'isomerizzazzjoni ta' -racemization biex tikseb Uracil. Fosthom, uracil huwa kompost li jeżisti b'mod wiesa 'fis-sistemi bijoloġiċi u għandu l-prospett li jintuża b'mod wiesa'. Kemm Saccharomyces cerevisiae kif ukoll Escherichia coli fihom l-enzima Uracil, li għandha spazju wiesa 'ta' applikazzjoni. Billi tvarja s-sottostrati tar-reazzjoni, pereżempju bl-użu ta 'sottostrati differenti bħal lactate threonine u uracil, kemm l-effiċjenza kif ukoll id-distribuzzjoni tal-prodott jistgħu jiġu varjati.
3.2 Sinteżi katalizzata mill-urease:
Il-metodu ta 'sinteżi katalizzata bl-enżimi ta' Uracil jinkludi wkoll ir-reazzjoni katalizzata ta 'urease. Urease hija enzima li tista' tikkatalizza l-konverżjoni ta 'urea f'urea u ammonja, fejn l-urea tista' tiġi reazzjoni aktar biex tipproduċi Uracil. Billi tagħżel substrati ta 'l-urea differenti, bħall-urea u l-phenylurea, u tbiddel il-kundizzjonijiet katalitiċi tar-reazzjoni, tista' tiġi realizzata s-sinteżi fuq skala tal-laboratorju ta 'Uracil.
Fil-qosor, Uracil jista 'jiġi sintetizzat f'varjetà ta' modi, inklużi sinteżi kimika klassika, sinteżi mikrobjali u sinteżi katalizzata mill-enżimi. Dawn il-metodi sintetiċi għandhom prospetti wiesgħa ta 'applikazzjoni f'oqsma differenti, u jipprovdu wkoll għażliet multipli għall-produzzjoni fuq skala kbira ta' Uracil.
Proprjetajiet kimiċi:
1. Tawtomeriżmu Keto-alkoħol: F'soluzzjoni milwiema, uracil u t-tautomer tiegħu, idroġenu uracil, huma trasformati f'xulxin permezz tal-influwenza ta 'differenza waħda ta' proton.
2. N-glycosylation: Uracil jista 'jiġi methyl-glycosylated biex jipproduċi 5-methyluracil.
3. Alkilazzjoni: Taħt kundizzjonijiet alkalini, uracil jista 'jiġi alkilat, ġeneralment bl-użu ta' l-aġent ta 'metilazzjoni tal-metil karbonat tal-metil.
4. Carboxymethylation: Il-grupp carboxyl jista 'jiġi kkombinat ma' uracil permezz ta 'carboxymethylation.
Natura reattiva:
1. Reazzjoni ta 'idroliżi alkalina: Taħt kundizzjonijiet alkalini, uracil jista' jiġi idrolizzat għal aċidu uraċil, li huwa mod ta 'degradazzjoni tad-DNA.
2. Reazzjoni ta 'ossidazzjoni: Uracil jista' jiġi ossidizzat u kkonvertit għal 5-hydroxyuracil, li huwa prodott komuni ffurmat waqt ħsara lid-DNA.
3. Reazzjoni ta 'deamination: Uracil jista' jipproduċi trihydrouracil permezz ta 'reazzjoni ta' deamination.
4. Reazzjoni ta 'aminazzjoni: Uracil jista' jiġi kkonvertit f'intermedjarju għas-sintesi ta 'aċidu acetaminobenzenesulfonic (ATPS) permezz ta' ammonja.
Uracil huwa molekula organika importanti involuta f'diversi reazzjonijiet fil-metaboliżmu taċ-ċelluli. Għandu varjetà ta 'proprjetajiet reattivi, inkluż tautomerizzazzjoni ta' ketol, N-glycosylation, alkylation, carboxymethylation, eċċ Barra minn hekk, uracil huwa wkoll involut f'xi reazzjonijiet importanti, bħal idroliżi alkali, ossidazzjoni, deaminazzjoni, ammonja, eċċ Dawn ir-reazzjonijiet jipprovdu rikkezza ta 'riċerka u valur ta' applikazzjoni. Pereżempju, drogi kimiċi jistgħu jiġu sintetizzati permezz ta 'carboxymethylation, u l-idroliżi alkalina ta' uracil hija mogħdija ewlenija għad-degradazzjoni tad-DNA. Dawn l-istudji jagħtuna għarfien fil-fond tar-rwol u s-sinifikat ta 'Uracil. għajnuna importanti.