Химические и физические свойства
Урацилы рассматриваются как производные пиримидина и входят в класс пиримидины. Подробнее о производных пиримидина и пиримидине – в статье «Пиримидины».
Урацилы – производные урацила (фото «Урацил и его производные» соединение 1). Последний является составной частью структурной формулы РНК (рибонуклеииновая кислота) – пиримидиновым основанием рибонуклеиновой кислоты[9][7].
Урацил (C4H4N2O2) – белое аморфное вещество или иглоподобные кристаллы с плотностью 1,5 ±0,1 г/см3, температурой кипения 440,5 ±37,0°C при 760 мм рт. ст. и температурой плавления 330ºС[11]. Обладает амфотерными свойствами, способен к таумерии, очень слабое основание (рКа 3,38). Для него характерно ацилирование атомов азота в присутствии оснований, что обусловлено значительной NH-кислотностью его производных в целом[11].
Урацил и его производные часто рассматривают как диоксипиримидины. В частности, урацил – это 2,4-диоксипиримидин[3].
Строение урацила доказано его синтезом:
- Урацил получают окислением 2,4-диоксидигидропиримидина (гидроурацила) – продукта присоединения мочевины к акриловой кислоте. Окисление производится бромом, при этом промежуточнообразуется монобромгидроурацил, от которого пиридин отщепляетодну молекулу бромистого водорода[3].
- Второй доказательный синтез урацила использует как исходный продукт S-этилпсевдотиомочевину, которую конденсируют с натриевым производным формилуксусного эфира. Первым продуктом реакции является этилмеркаптооксипиримидин. При нагревании с соляной кислотой он распадается с образованием урацила[3]. (фото «Синтез урацила»).
- Обычный синтез урацила по Баудишу заключается в конденсации мочевины с яблочной кислотой. Промежуточным продуктом является образующаяся из яблочной кислоты формилуксусиая кислота[3].
Действие на организмы
Урацилы (производные урацила), как и все пиридины, являются биологически активными соединениями[7].
Фторурацил (фото «Урацил и его производные» соединение 2) – противоопухолевое биологически активное вещество, ингибирующее тимидилат-синтазу. В организме 5-фторурацил превращается во фторсодержащий аналог 2-дезоксиуридил-монофосфата, который взаимодействует с ферментом и кофактором, в результате чего образуется производное тетрагидрофолиевой кислоты. Фрагмент фторурацила оказывается ковалентно и необратимо связан с активным центром фермента (кофактора), и синтез дезокситимидина обрывается, что приводит к нарушению синтеза ДНК[7].
Цитозин (фото «Урацил и его производные» соединение 3) и его производные, вырабатываемые живыми организмами, играют важные роди в метаболизме образования ДНК и РНК и необходимы для сохранения генетических характеристик[7].
Метилурацил (фото «Урацил и его производные» соединение 4) – стимулирующим обменные процессы в организме человека, оказывает иммуностимулирующее, лейкопоэтическое, противовоспалительное и ранозаживляющее действия. Он обладает обширными фармакологическими эффектами и назначается назначают при различных нарушениях и повреждениях органов и покровных тканей. Противопоказан при онкологических заболеваниях[10].
Аллацил (фото «Урацил и его производные» соединение 5) – мочегонное, снижающее реабсорбцию ионов натрия и ионов хлора. В связи с появлением более эффективных диуретических средств в медицинской практике используется редко[10].
В сфере защиты растений нашли применение урацилы проявляющие гербицидную активность (фото «Урацил и его производные» соединения 6 – 8):
- ленацил C13H18N2O2 (номер CAS2164-08-1);
- тербацил C9H13ClN2O2 (номер CAS5902-51-2);
- бромацил C9H13BrN2O2 (номер CAS314-40-9);
- изоцил C8H11BrN2O2 (номер CAS 314-42-1). (пабчем).(сайт)
перечисленных веществ согласно
классификации HRAC (Herbicide Resistance Action Comittee/Комитет по борьбе с устойчивостью к
гербицидам) и WSSA (Weed Science Society of America/Американское научное общество по борьбе с сорняками) – ингибирование фотосинтеза у связующих PSLL – серин 264/ inhibition of photosynthesis at PSLL – serine 264 binders. Вещества с таким
механизмом действия размещены в группе 5, по классификкции HRAC до 2020 г – группа C1
[14]. Кроме веществ класса урацилы, к группе 5 относятся отдельные соединения химических классов:
амиды,
фенилкарбаматы,
пиридазиноны,
триазины,
триазиноны,
мочевины[14].
Данные вещества подавляют фотосинтез, связывая комплекс фотосинтетической системы в тилакоидных мембранах хлоропластов. Это приводит к блокировке переноса электронов, остановке фиксации CO2 и блокировке выработки веществ необходимых для роста и развития растений. Основная причина гибели большинства чувствительных растений – неспособность к окислению QA и образование триплетного хлорофилла, который взаимодействуя с обычным кислородом переводит его в синглетное состояние. Синглетный кислород и триплетный хлорофилл взаимодействуют с водородом ненасыщенных липидов, что приводит к формированию липидных радикалов и инициирует цепную реакцию перекисного окисления липидов и белков. Это приводит к потере каротиноидов и хлорофилла, нарушению целостности клеточных мембран, что в комплексе приводит к гибели растительного организма[14].
выражаются в почернении и отмирании листьев. При этом отмирание листьев более поздней стадии развития отмечается в первую очередь, молодые листья отмирают позже, точка роста сохраняется некоторое время после отмирания всех листьев
[4].
. Перечень подавляемых
видов варьирует в зависимости от свойств конкретного вещества:
- тербацил используют против однолетних сорняков на посадках плодовых деревьев;
- бромацил – аналог тебацил, обладает гербицидной активностью сплошного действия;
- ленацил – эффективен против однолетних двудольных и отдельных видов однолетних злаковых сорняков;
- изоцил – обладает селективным гербицидным действием[8].
. К веществам группы 5 по HRAC и WSSA отмечены случаи формирования биотопов резистентных сорных растений следующих
видов: щирица Пальмера, лисохвост полевой (мышехвостиковидный), щирица бугорчатая, мятлик однолетний, плевел многоцветко́вый, редька полевая
[14]. Формирование резистентных биотопов возможно избежать путем соблюдения регламента применения
гербицидов, а также путем чередования препаратов с веществами различных
механизмов действия. При применении веществ класса урациллы категорически не рекомендуется чередование с веществами классов:
амиды,
фенилкарбаматы,
пиридазиноны,
триазины,
триазиноны,
мочевины, относящихся к группе 5 по HRAC и WSSA, то есть обладающих тем же механизмом гербицидного действия
[4][14].
Урацилы
действующие вещества
Применение
Урацилы применяются в фармакологии в качестве различных лекарственных средств[10]. В сфере защиты растений производные урацила находят применение как действующие вещества пестицидов. В настоящее время на территории России разрешен к использованию гербициды с действующим веществом ленацил[1]. Действующие вещества бромацил, изоцил, тербацил – разрешены к использованию в других странах мира[14].
Токсикологические свойства и характеристики
Урацилы характеризуются различной степенью токсикологической опасности. Разрешенные к применению на территории России соединения данного класса относятся к умеренно опасным соединениям (3 класс опасности). Требуют соблюдении регламента применения, правил хранения и транспортировки[1].
Получение
Производные урацила образуются в результате различных типов реакций:
- Урацил является наиболее удобным производным пиримидина для осуществления реакций электрофильного замещения, таких как галогенирования, фенилсульфенилирования, меркурирование, гидрокси- и хлорметилирование. Замещение идет по положению 5[11][2]. Бромирование урацила в водном растворе идет по механизму присоединения-отщепления[11]. Эта реакция проходит через предварительное образование бромгидринового андукта[2].
- Производные урацила, содержащие при атоме N(1) углеводородный заместитель, можно превратить в соответствующие 5-нитропроизводные с сохранением углеводородного остатка. Возможно нитрование по положению N(3)[2].
- Способность урацила к присоединению нуклеофильных реагентов позволяет проводить необычные трансформации при использовании бис-нуклеофильных реагентов, например, мочевины. При этом последовательно реализуются стадии присоединения нуклеофила, раскрытия и замыкания цепи[2].
- Стереоспецифическое введение остатка рибозы в молекулу урацила можно осуществить в результате первоначального заместителя к 5-гидроксиметильному фрагменту молекулы углеводорода и его последующего внутримолекулярного переноса к положению 2[2].
- Циклоорганические производные урацила возможно получить прямым взаимодействием соответствующего галогенопроизводного с цинковой пылью. Хотя циклоорганические производные урацила вступают в реакцию с ограниченным числом электрофильных реагентов. Они находят особое применение в реакциях сочетания, катализируемых палладием[2].
Оставьте свой отзыв:
Отзывы:
Комментарии для сайта Cackle