Пурин

Пурин
Общие
Систематическое наименование	имидазо[4,5-​d]пиримидин
Традиционные названия	пурин
Хим. формула	C5N4H4
Физические свойства
Состояние	твёрдое, бесцветные кристаллы
Молярная масса	120,1121 ± 0,0051 г/моль
Термические свойства
Температура
• плавления	214 °C
Химические свойства
Растворимость
• в воде	50 г/100 мл
Классификация
Рег. номер CAS	120-73-0
PubChem	1044
Рег. номер EINECS	204-421-2
SMILES	C1(NC=N2)=C2C=NC=N1
InChI	InChI=1S/C5H4N4/c1-4-5(8-2-6-1)9-3-7-4/h1-3H,(H,6,7,8,9) KDCGOANMDULRCW-UHFFFAOYSA-N
ChEBI	35584, 17258, 35586, 35588 и 35589
ChemSpider	1015
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Пури́н — простейший представитель имидазо[4,5-d]пиримидинов. При нормальных условиях — бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде, горячем этаноле и бензоле, плохо растворимые в диэтиловом эфире, ацетоне и хлороформе.

Реакционная способность

Пурин проявляет амфотерные свойства (рКа 2,39 и 9,93), образуя соли с сильными минеральными кислотами и металлами (замещается водород имидазольного цикла).

Для пурина характерна прототропная таутомерия по имидазольному атому водорода, в водных растворах в таутомерном равновесии присутствует смесь 7H- и 9H-таутомеров:

Ацилирование и алкилирование пурина идёт по имидазольным атомам азота. Так, при ацилировании уксусным ангидридом образуется смесь 7- и 9-ацетилпуринов, при алкилировании метилйодидом серебряной соли пурина либо диметилсульфатом в щелочных условиях образуется 9-метилпурин, действие избытка йодистого метила в диметилформамиде ведёт к кватернизации с образованием йодида 7,9-диметилпуриния.

Пурин — электрондефицитная гетероциклическая система, поэтому реакции электрофильного замещения для него нехарактерны. При действии пероксида водорода, подобно пиридину, образует N-оксиды (смесь 1- и 3-оксидов при действии H₂O₂ в уксусном ангидриде).

При сплавлении с серой при 245 °С тионируется по имидазольному циклу с образованием 8-меркаптопурина.

Синтез

Впервые пурин был синтезирован Эмилем Фишером из мочевой кислоты 8 замещением кислорода на хлор действием пентахлорида фосфора и дальнейшим восстановлением образовавшегося 2,6,8-трихлорпурина 10:

Благодаря доступности мочевой кислоты метод Фишера сохранил некоторое значение и до настоящего времени, восстановление 2,6,8-трихлорпурина проводится цинковой пылью.

Другим исторически значимым методом является конденсация 3-гидрокси-4,5-диаминопиримидина с безводной муравьиной кислотой ${\displaystyle {\ce {HCO2H}}}$ или с формамидом в инертной атмосфере (вариант синтеза пурина по Траубе)[1]. При этом образуется прекурсор пурина — гуанин:

На сегодняшний день, вероятно, наиболее простым и доступным лабораторным методом синтеза пурина является нагревание формамида при 170—190 °C в течение около 30 часов; в этих условиях в реакцию вступает ~30 % формамида, выход по расходу формамида составляет 71 %[2]:

В 1961 году и затем в 1966—1967 годах было показано, что четыре молекулы синильной кислоты тетрамеризуются с образованием диаминомалеодинитрила (формула 12), производными которого являются все встречающиеся в природе биологические соединения пурина[3][4][5][6][7]. Например, пять молекул сигнильной кислоты экзотермически конденсируются с образованием аденина, особенно в присутствии аммиака.

Биологическое значение

Производные пурина играют важную роль в химии природных соединений (пуриновые основания ДНК и РНК; является коферментом никотинамидадениндинуклеотида (NAD); входит в состав алкалоидов: кофеина, теофиллина и теобромина; в состав токсинов, сакситоксин и родственные к пурину соединения: мочевая кислота) и, благодаря этому, используется в фармацевтике.

Некоторые биохимические производные пурина приведены на рисунке.

Некоторые производные пурина

Нарушения метаболизма пуриновых оснований в организме могут вызывать заболевание подагрой[8].

Примечания

1. Isay, Oskar (Январь 1906). "Eine Synthese des Purins". Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft. 39 (1): 250–265. doi:10.1002/cber.19060390149. eISSN 1099-0682. ISSN 0365-9496. Дата обращения: 22 сентября 2020.
2. Yamada, Hiroshi; Okamoto, Toshihiko (1972). "A One-step Synthesis of Purine Ring from Formamide". CHEMICAL & PHARMACEUTICAL BULLETIN. 20 (3): 623–624. doi:10.1248/cpb.20.623. eISSN 1347-5223. ISSN 0009-2363. Дата обращения: 22 сентября 2020.
3. Sanchez RA, Ferris JP, Orgel LE (December 1967). "Studies in prebiotic synthesis. II. Synthesis of purine precursors and amino acids from aqueous hydrogen cyanide". Journal of Molecular Biology. 30 (2): 223–253. doi:10.1016/S0022-2836(67)80037-8. PMID 4297187.
4. Ferris JP, Orgel LE (March 1966). "An Unusual Photochemical Rearrangement in the Synthesis of Adenine from Hydrogen Cyanide". Journal of the American Chemical Society. 88 (5): 1074. doi:10.1021/ja00957a050.
5. Ferris JP, Kuder JE, Catalano AW (November 1969). "Photochemical reactions and the chemical evolution of purines and nicotinamide derivatives". Science. 166 (3906): 765–6. Bibcode:1969Sci...166..765F. doi:10.1126/science.166.3906.765. PMID 4241847. S2CID 695243.
6. Oro J, Kamat SS (April 1961). "Amino-acid synthesis from hydrogen cyanide under possible primitive earth conditions". Nature. 190 (4774): 442–3. Bibcode:1961Natur.190..442O. doi:10.1038/190442a0. PMID 13731262. S2CID 4219284.
7. Houben-Weyl Methods of Organic Chemistry. — 4th Supplement. — Thieme Georg Verlag, 1985. — Vol. E 5. — P. 1547. — ISBN 978-3-13-181154-7.
8. Schlesinger N (March 2010). "Diagnosing and treating gout: a review to aid primary care physicians". Postgrad Med. 122 (2): 157–61. doi:10.3810/pgm.2010.03.2133. PMID 20203467.