Biopolym. Cell. 1995; 11(6):45-50.
Прототропна молекулярно-цвітеріонна таутомерія пурину
1Говорун Д. М., 1Кондратюк І. В., 1Желтовський М. В.
  1. Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
    Вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03680

Abstract

Напівемпіричним квантовохімічним методом AMI в режимі оптимізації всіх структурних па­раметрів при нормі градієнта < 0,01 досліджено прототропнумолекулярно-цвітеріонну тауто­мерію пурину (Pur) у вільному стані. Встановлено, що його таутомерне молекулярно-цвітеріонне сімейство, займаючи діапазон відносних енергій близько 102 ккалімоль, складається з 33 планарних дипольно-стійких ізомерів – 4 молекулярних і 29 цвітеріонних. При цьому молеку­лярні таутомери Pur утворюються внаслідок міграції імінопротона; в утворенні цвітеріонів беруть участь також і карбопрогпони. Основним і практично єдиним молекулярним таутомером Pur в газовій фазі є форма N9H (99,8 % при кімнатній температурі). Серед таутомерів-цвітеріонів енергетично найвигіднішою є ілідна форма з локалізацією імінопротонів при атомах N7 і N9 без атома водню при атомі С8.3 її існуванням автори пов'язують молекулярно-кінетич­ний механізм воднево-тритієвого обміну групи С8Н з водою при відповідних рН. У розчині з уні­версальним механізмом сольватації (ε>1) має місце, як показує кількісна оцінка в рамках кла­сичної моделі Онзагера, таутомерна рівновага Pur (N9H) (98 %)↔ Pur(N7H)(2 %). Порівнян­ня результатів розрахунку з експериментом свідчить про їхню адекватні

References

[1] Govorun DM, Kondratyuk IV, Zheltovsky NV. Prototropic molecular-zwitterion tautomerism of imidazole and pyrimidine. Biopolym Cell. 1995; 11(6):41-44.
[2] Maslova RN, Lesnik EA, Varshavskii IaM. Kinetics and mechanism of the 3H to 1H in C(8)H groups of purine derivatives. Mol Biol (Mosk). 1975;9(2):310-20.
[3] Agranovich IM. Conformational features of DNA in solution and in biological objects, revealed by the slow H1-H3 - exchange: Author. dis. ... kand. khim. nauk, Moscow: USSR Academy of Sciences Institute of Molecular Biology, 1985 21 p.
[4] Benevides JM, Lemeur D, Thomas GJ Jr. Molecular conformations and 8-CH exchange rates of purine ribo- and deoxyribonucleotides: investigation by Raman spectroscopy. Biopolymers. 1984;23(6):1011-24.
[5] Boerth DW, Harding FX. Theoretical investigation of acidity and isotope exchange in purine nucleotide cations. J Am Chem Soc. 1985;107(10):2952–69.
[6] Govorun DM, Kondratyuk IV, Zheltovsky NV. Acidic-basic properties of pyrimidine, imidazole and purine in vacuum: calculation by AMI method. Biopolym Cell. 1995; 11(5):21-23.
[7] Zefirov NS, Trach SS. Rearrangement and cyclization. XV. Tautomerism: common problems, classification, search for new topological and reaction types. Zh Org Khim. 1976; 12(4):697-718.
[8] Norinder U. A theoretical reinvestigation of the nucleic bases adenine, guanine, cytosine, thymine and uracil using AM1. J Mol Struct: THEOCHEM. 1987; 151(C):259-69.
[9] Sabio M, Topiol S Lumma Jr WC. An investigation of tautomerism in adenine and guanine. J Phys Chem. 1990; 94 (4):1366-1372.
[10] Nowak M.J., Lapinski L., Kwiatkowski J.S. An infrared matrix isolation study of tautomerism in purine and adenine. Chemical Physics Letters. 1989; 157 (1-2):14-18.
[11] Samoshin VV, Zefirov NS. Conformational transformations of organic molecules in solution. Zh Vsesoyuz khim obshchestva im. D. I. Mendeleyeva. 1984; 29(5):521-30.
[12] Kurtz AL. Role of solvent in organic reactions. Conformational transformations of organic molecules in solutions of non-aqueous solutions Zh Vsesoyuz khim obshchestva im. D. I. Mendeleyeva. 1984; 29(5):530—40.
[13] Fialkov YY. Theory of acid-base interactions in modern chemistry nonaqueous solutions. Zh Vsesoyuz khim obshchestva im. D. I. Mendeleyeva. 1984; 29(5):510—14.