Vitamin B12 Koenzym Og Dets Modellforbindelser

Vitamin B12 eller cyanokobalamin ble først isolert som en anti-pernisiøs anemifaktor. Det har lenge fascinert kjemikere på grunn av sin unike komplekse struktur og ulike katalytiske aktiviteter. Vitamin B12 er biologisk inaktivt og dets aktive former er kjent Som b12-koenzymer eller kofaktorer som spiller viktige roller i de essensielle enzymatiske reaksjonene relatert til nukleinsyre, protein og lipidsynteser. Vitamin B12 er produsert av mikroorganisme (bakterier/sopp), og dette er bare vitamin som inneholder metall (kobolt). Planter produserer ikke eller inneholder vitamin B12, og matkilder inkluderer egg, kjøtt, fisk, melk og andre meieriprodukter.

Lenhert Og Crowfoot-Hodgkin oppdaget i 1961 At b12-koenzym inneholder en adenosylgruppe knyttet til koboltsenteret ved en direkte CCo-binding, som for første gang indikerte tilstedeværelse av en metall-karbonbinding i de biologiske systemene (Fig. 1). CoC-obligasjonen i b12-koenzym anses å være en av de mest stabile σ-organokobalt-obligasjonene som noen gang er rapportert. Det ble sett at det makrocykliske ligandsystemet i vitamin B12 faktisk påvirker og endrer egenskapene til kobolt betydelig, slik at det kan danne en svært stabil Co-C-binding. Crowfoot-Hodgkin ble belønnet Med Nobelprisen i kjemi (1964) for å bestemme den komplekse solid-state strukturen av vitamin B12 (sammen med strukturer av andre molekyler av biologisk betydning, som penicillin og kolesterol) ved Hjelp Av Røntgendiffraksjon spektroskopi.

de kjente b12-koenzymene/kofaktorene er alkylkobalaminer (RCbl), som består av et koboltkompleks av tetrapyrrol makrocyklisk ligand (corrin ring) med et hengende nukleotid (intra-molekylært bundet 5,6-dimetylbenzimidazol) som opptar det fem koordinasjonsstedet til en oktaedisk Co(III), og den sjette posisjonen blir okkupert av forskjellige r-grupper i forskjellige kofaktorer, metylkobalamin (MeCbl, R = CH3) og Koenzym B12 (5′ – deoksyadenosylkobalamin, Adokbl, r = 5′ – deoksyadenosyl). I vitamin B12 er den sjette posisjonen okkupert AV EN cn-ligand (cyanokobalamin, CNCbl, R = CN) og det er en biologisk inaktiv art. Corrin ringsystemet i vitamin B12 koenzymer er omtrent plan og kortsidekjedene (acetamid) strekker seg over corrin ringplanet mens langsidekjedene (propionamid) strekker seg under ringplanet. Fra kjemisk synspunkt er alkylkobalaminer stabile og syrefaste, men termo – og fotolabile organokobaltkomplekser. Vitamin B12 koenzymer viser høy reaktivitet bare i nærvær av tilsvarende apoenzymer og deres labilisering Av Co-C-binding kan økes med en faktor 1013, dette indikerer at proteinkonformasjonsendringer spiller en viktig rolle mot Co – c-bindingsstabilitet og reaktivitet.

alle kjente reaksjoner Av b12-avhengige enzymer involverer å lage Og bryte Co – c-bindingen. For De to vitamin B12-koenzymene, AdoCbl og MeCbl, er det postulert forskjellige spaltningsmåter for De Coenzymene Som Utgjør Co2. Enzymer som inneholder adenosylcobalamin (AdoCbl) koenzym krever homolytisk spaltning Av Ko – c-binding, noe som resulterer i dannelse av cob(II)alamin og 5′-deoksyadenosylradikal, f.eks. isomerase-og mutaseenzymer, som katalyserer den intramolekylære 1,2-skiftet av et hydrogenatom og en elektronegativ gruppe.

Metylkobalamin (MeCbl) er en kofaktor i metyltransferaseenzymer som krever heterolytisk spaltning Av Co-C-binding som forlater begge elektroner på kobolt som resulterer i dannelse av metylkarbokasjon og Co(I)alamin. Disse enzymene deltar i metyloverføringsreaksjonene, f. eks. metioninsyntase. (Fig. 3).

Vitamin B12 Koenzymmodeller

Etter pionerarbeidet Til Hodgkin har et stort antall organokobaltforbindelser blitt rapportert, og noen av disse forbindelsene har blitt foreslått som modeller av vitamin B12. Gn Schrauzer Og Kohnle i 1964 rapporterte at reaksjonen Av b12 koenzym kan simuleres med mye enklere Co (III) komplekser av monoanionic dimetylglyoxime (dmgH), r-gruppen Og B. (Fig . 4).

Her er R en organisk gruppe hryvounded til kobolt, for eksempel alkyler, Og B er en nøytral aksial base ligand trans Til Co – c binding, for eksempel pyridin, H2O, etc. Disse forbindelsene har blitt kalt «cobaloximes» for å understreke deres likhet med kobalaminer. Tallrike kobaloksim med forskjellige ekvatoriale dioksim og aksiale ligander (R og B) har blitt syntetisert for å studere effekten av sterisk og elektronisk natur av ligander på Co–C-bindingsstabiliteten. I tillegg har mange andre vitamin B12-analoger blitt syntetisert med forskjellige Schiff-base type ligander, f.eks. 5a og 5b). Komplekser av typen + (Fig. 5c) med en monoanionic tetradentate ligand ble rapportert Av Costa, et al. Koboltkomplekser med porfyriner og tetraaza makrosykliske ligander (1,4,8,11-tetraazacyklotetradekan) (Fig. 5d) har også blitt studert Som b12 modellforbindelser.

Kobaloksim Som Bedre Modell Av B12 Koenzym

selv om mange modellforbindelser er rapportert, har det blitt observert at de enkle kobaloksimene simulerer reaksjonene av vitamin B12 koenzymer nærmere. Ekvatorial dioksimemodell corrin-ringen Av b12-koenzymer og krystallografiske data tilgjengelig på kobalaminer foreslo de strukturelle effektene av endring i aksial R-gruppen er lik de som finnes i kobaloksim. Teoretiske beregninger har også vist en nær likhet mellom kobalamin og kobaloksimene. De to elektron reduksjon av kobaloksim, produserer Co(I), som super nukleofil, som ved reaksjon MED CH3I gir . Denne reaksjonen er veldig lik B12-koenzymkjemien. Også studier av effekter pålagt av ekvatorial dioksim og aksial base på egenskapene Til Co-C-binding gir innsikt i homolyse og heterolyse spaltning Av Co-C-binding I B12-koenzymer. Bortsett fra disse kan kobaloksimene lett syntetiseres ved ett trinn alkylering Av Co (I), generert in situ fra de lett tilgjengelige og rimelige utgangsmaterialene (dimetylglyoksim og pyridin), mens de fleste av de andre chelatsystemene krever syntese av ligand etterfulgt av metallkompleksasjon.

det er lett å innlemme ligander med ulike egenskaper i alkylkobaloksim, og dette kan ikke innføres så lett i andre modellsystemer. Enda viktigere er kobaloksimene ideelle system for strukturell bestemmelse VED NMR-spektroskopi. Alle disse fordelene har ført til omfattende studier av kobaloksimes egenskaper for å etterligne egenskapene Til B12-koenzymer. Nyere studier på kobaloksim har imidlertid indikert at disse har vokst ut av sin opprinnelige relevans Som En b12-modell. De har fått et uavhengig forskningsfelt på grunn av deres rike kjemi og allsidige applikasjoner som forløpere i organisk syntese og som katalysatorer i ulike organiske transformasjonsreaksjoner, inkludert polymerisasjonsreaksjoner.

1. Wikipedia og andre elektroniske kilder.
2. Introduksjon til vitamin B12: Link
3. Noble prize in chemistry 1964 Link
4. G. N. Schrauzer, Organocobalt chemistry of vitamin B12 model compounds (cobaloximes), Acc. Chem. Res.1968, 1497-103
5. aand in Vitamin B12 Model Compounds, Angew. Chem. 1976, 15 (7), 417-426
6. K. H. Reddy, Coordination compounds in Biology, Resonance, June 1999. Link
7. Synthesis of cobaloxime derivatives: Link