ISSN:
0075-4617
Keywords:
Chemistry
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Organic Chemistry
Source:
Wiley InterScience Backfile Collection 1832-2000
Topics:
Chemistry and Pharmacology
Description / Table of Contents:
Studies in the Flavin Series, XVIII1). - Reductive Alkylation of the Flavin Nucleus2); Structure and Reactivity of Dihydroflavinsa)Known and new methods for the reduction of the (iso)alloxazine nucleus have been studied with special regard to in situ alkylation of the dihydroflavin isomers formed. Structure and oxygen affinity of the isomeric dihydroflavins have been compared (Scheme 1). Surprisingly, the base catalyzed electrophilic alkylation of dihydroflavin occurs preferably in a frontier orbital controlled reaction at the bridge carbon 4a in competition with the non-basic and non-acidic NH-function 5, and not in a charge controlled mode in the pyrimidine subnucleus (Scheme 2). Moreover, with small alkyl residues a rapid double substitution at N(5) is observed leading to the formation of a novel mesoionic system. - This peculiar reactivity is explained by the antiaromaticity of the dihydroflavin system which leads to a folding of the molecule along the N(5),N(10)-axis. Stable C(4a)-and N(5)-monoalkyl-, 4a,5-and 5,5-dialkyl-as well as 5,5,O(2α)-trialkyldihydroflavins have been separated (Table 3) and characterized. - The UV-, IR-, and NMR-spectroscopic as well as acid-base properties of the alkyldihydroflavins are described (Fig. 1-4) and the products of their reoxidation have been analyzed with special regard to the migrational and leaving group properties of the alkyl residues in the various redox states of the nucleus (Table 2). Depending upon the kind and size of N(5)-alkyl substituents it is possible to isolate 5-alkylflavosemiquinones, 5-alkylflavoquinonium salts and the corresponding 4a-pseudobases. - These properties are discussed with respect to flavin dependent biological substrate dehydrogenation and its intermediates, the nature of which remains hardly understood up to the present day.
Notes:
Bekannte und neue Methoden der Reduktion des (Iso)alloxazin-Gerüsts wurden getestet im Hinblick auf die Alkylierung in situ der jeweils gebildeten, meist stark autoxidablen Dihydroflavin-Isomeren. Struktur und Reaktivität der isomeren Dihydroflavine wurden verglichen (Schema 1). Überraschender Weise erfolgt die basenkatalysierte elektrophile Alkylierung der Dihydroflavine nicht zuerst ladungskontrolliert am Pyrimidinkern (Positionen 1-4, Schema 2), sondern Grenzorbital-kontrolliert am Brückenkohlenstoff 4a und an der nicht basischen und nicht aziden NH-Funktion 5. Mit kleinen Alkylresten tritt sogar schnelle Doppelsubstitution an N(5) unter Ausbildung cines neuartigen mesoionischen Systems ein. - Diese Reaktivität erklärt sich aus der durch Antiaromatizität bedingten Winkelung des 1,5-Dihydroflavin-Systems. Stabile C(4a)- und N(5)-Monoalkyl-, 4a,5- und 5,5-Dialkyl- sowie 5,5,O(2α)-Trialkyl-dihydroflavine wurden getrennt (Tab. 3) und charakterisiert. - Die UV-, IR- und NMR-spektroskopischen sowie die Säure-Basen-Eigenschaften der Alkyldihydroflavine werden beschrieben (Abb. 1-4); die Produkte ihrer Reoxidation wurden analysiert, insbesondere im Hinblick auf die Wanderungs- und Abgangsfähigkeit der eingeführten Alkylreste in den verschiedenen Redoxzuständen (Tab. 2). Je nach Art und Größe der 5-ständigen Alkyl-substituenten können 5-Alkylflavosemichinone, 5-Alkylflavochinonium-Salze und deren 4a- Pseudobasen gefaßt werden. - Die gefundenen Eigenschaften werden diskutiert und interpretiert als Modelle von Zwischenprodukten der bislang mechanistisch so gut wie unverstandenen Flavin-abhängigen biologischen Substratdehydrierung.
Additional Material:
3 Ill.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1002/jlac.197319730820
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