Фосфорилирование
ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ, замещение
атома в молекуле орг. соед. на остаток фосфорной или к.-л. другой фосфорсодержащей
к-ты либо их производного (кислого эфира и др.), напр.:
В широком смысле фосфорилированием наз.
замещение любого атома или группы атомов на остаток фосфорсодержащей к-ты или
введение остатка такой к-ты в молекулу любыми др. способами.
Фосфорилирование обычно осуществляется
по механизму бимол. нуклеоф. замещения (SN2) у атома
P. Как правило, переходное состояние имеет конформацию тригон. бипирамиды с
атомом P в центре.
Наиб. активные фосфорилирующие
агенты - соед., содержащие связь P - X [X = Hal, OH, OR:, OC(O)R:
и др.]. Р-ция катализируется основаниями, к-тами, ионами металлов.
Фосфорилирующая способность
соед. Р(Ш) обычно выше, чем соед. P(V). Так, хлориды Р(Ш) могут гомолитически
фосфорилировать углеводороды в присут. окислителей при g-облучении. Известны
примеры фосфорилирования спиртов, аминов, тиолов с помощью соед. пятикоординац. P (фосфоранов).
Фосфорилирование с помощью к-т P осуществляют
обычно с участием конденсирующих агентов (карбодиимидов, SO2Cl2
и др.). В нек-рых случаях (напр., при фосфорилировании фосфоновыми к-тами, когда орг. заместитель
- алкилпергалогенид или алкил, содержащий в b-положении к атому P галоген)
р-ция происходит с разрывом связи P-C, напр.:
Замещение в молекуле атома
H у атома С на группировку P(O)ClX (X = Cl, Alk, Ar, RO, R2N) осуществляют
взаимод. орг. соед. с XPCl2 и O2 (окислительное хлорфосфонирование).
Для избирательного фосфорилирования полифункцион.
соед. подбирают соответствующий фосфорилирующий агент или условия р-ции, напр.:
Иногда для избирательного
фосфорилирования осуществляют предварит. защиту функц. групп, не подлежащих фосфорилированию.
В биохимии часто возникает
необходимость введения в молекулу остатка фосфорной к-ты. Иногда это удается
осуществить в одну стадию путем использования в качестве фосфорилирующего агента
метафосфорной к-ты, H3PO4, или ее производных [напр.,
CH3C(O)OP(O)(OH)2, H2NC(O)OP(O)(OH)2]
в сочетании с конденсирующими агентами. Эту же задачу часто можно осуществить,
применяя фосфаты типа R2P(O)X (R = PhO, PhCH2O и др.;
X = ОН, Hal и др.). В этом случае после фосфорилирования замену группы R на ОН осуществляют
гидролизом или с помощью каталитич. гидри-рования.
Фосфорилирование нек-рых важных ферментов
приводит к их ингибирова-нию (потери ферментативной активности). Так, многие
фос-форорг. соед. (напр., фторангидриды эфиров фосфоновых к-т, и-нитрофениловые
эфиры к-т фосфора) способны фосфорилировать холинэстеразы (считают, что фосфорилирование осуществляется
по группе ОН остатка серина в активном центре), что приводит к блокаде нервно-мышечной
передачи импульсов в вегетативной нервной системе (см. Ацетилхолинэстераза).
Фундам. значение для жизнедеятельности всех живых организмов имеет фосфорилирование, осуществляемое
при обмене в-в, к-рое катализируется ферментами группы фосфотрансфераз. Донорами
фосфатной (реже пирофосфатной) группы обычно служат нуклеотиды, среди
к-рых главную роль играет АТФ. Ресинтез АТФ в клетке осуществляется гл. обр.
при окислительном фосфорилировании (в аэробных условиях), а также при
фотосинтезе и гликолизе (в анаэробных условиях).
Фосфорилирование широко применяют для
синтеза пестицидов, лек. ср-в, экстрагентов, пластификаторов, негорючих пропиток
и др.
См. также Абрамова реакция,
Арбузова реакция, Кабачника-Филдса реакция, Кирсанова реакция, Клея-Киннера-Перрена
реакция, Михаэлиса-Беккера реакция, Перкова реакция, Пищи-муки реакция, Тодда-Атертона
реакция, Хорнера реакция.
Лит.: Корбридж Д.,
Фосфор. Основы химии, биохимии, технологии, пер. с англ., M., 1982, с. 344-80;
Hudson R., Green M., "Angew. Chem.", 1963, Bd 75, № 1, S. 47-56;
Cox J., Ramsay О., "Chem. Rev.", 1964, v. 64, № 4, p. 317-52.
Г. И. Дрозд.