Über den mechanismus der wasserstoffübertragung mit pyridinnucleotiden - XVIII. Nichtenzymatische reduktion von brenztraubensäure mit einem DPNH-Modell

TetrahedronLetters No. 15, Great Britain.

pp. 10-13,

1959.

Pergamon Preea Ltd. Printed in

iiBERDEN?dECHANISMUS DERWASSERSTOFF?BERTFUGGNGMIT PYRIDINNUCLEOTIDEN- XVII1.l NICHTENZYMATISCBEREDUKTION VON BRENZTRAUBENS~UREMIT EINEM DPNH-MODELL K. Wallenfels und D. Hofmann ChemieohesLaboratoriumder Universitiit Freiburg i.Br. (Received5 August 1959)

VOR lcurzemzeigten Abeles und Westheimer,2daas a-Ketosaurenduroh Erhitzen mit 2,6-Dimethyl-j,5-dicsxbiithoxy-l,&dihydropyridin, das man durch Hantzsch-Syntheseertilt, zu a-Hydroxysiiuren reduziert werden tinnen. Die Realctionverlauft unter direktem H-Transfer, Mit echten DPNH-Modellen, d.h. l,&Dihydropyridinen,die em Stickstoffalkyliert sind, konnte eine derartige Realctionbisher nicht durchgefiihrt werden. Wie wir jetat gefunden haben, liisstsich Brenztraubenstiure unter analogen Bedingungen,wie sie Abeles und Westheimer benutzten,und mit etwa gleioher Ausbeute reduzieren,wenn das in der XIV. Mitteil&

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dieser Reihe beschriebene

XVII.Mitteilucg:K. Wallenfels und M. Gellrioh, Chem. Ber. 22, 1406 (1959). 2 R. Abeles und F. H. Westheimer,J. Amer. Chem. Sot, 80, 5459 (1958); D, Mauzerall und F. H. Westheimer,J. Amer. Chem. So;: II, 2261 (1955). 3 K. Wallenfels,D. Hofmann und H. Schiily,Liebigs Ann, m, 188 (1959). 10

her

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den ~e~~is~

der W~serstof~bertr~

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Nl-(2,6-Mchlorbenzyl)-5-(2,4-dinitrophnylsUlfe~I)-I,4-dihydronicotins&Urea&i (I) als Wasserstoffd~~tor benutzt wird, Wir erhitzten das Mhydropyridin 24 Std. fang mit Brenztraubensiiure im geschlossenenRohr auf 80" und bestimmten anschliessenddie gebildete Milchstiure mit Bilfe der DPN+-unabhangigenMilchs&redehydrogenasenach Wieland.4 Hierbei stiirt,wie wir ins iiberzeugthaben, such ein grosser Bberschuss van Brenztrauben&iurenicht. Me Ausbeute betrug, auf Dihydropyridinberechnet, 5-776,

Ausserdem wurde die Eilchs&Ure

papierchromatographisch aus dem Reaktionsgemischabgetrenntund nachgewiesen. Ein Xontrollversuchunter gleichen BedingUngenohne D~op~idin,

liess keine Spur von ~ilchs~~ebild~

erkennen, Wir

sind daher sicher, dass such in tanseremFalle ein H-Transfervom Dihydropyridinzur Ketosaure stattgefundenhat. Die Primarreaktiondurfte in einer Addition von Brenztraubensiiure an die C ,C -DoppelbindUngdes Dihydropyridinsbestehen, Ein derartiges 5

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Addukt, das ein Tetrahydropyridinderivat darstellt, l&s& sich priiparativ durch gelindea -en

des roten Dihydropyridins(I) mit Brenztrauben-

siiuregewinnen. ES kristallisiertin gelben Nadeln (Fp:l40-143'CZers,) und spaltet beim Erw&men in Methanol 1 Mel BrenztraubensaUreab, die mit ~ilchs~~ede~ro~~se

und DPBB5 bestimmt wUrde. Das rote Di~~op~idin

(I) wird qUantitativzuriickerhalten.

4 0. Wieland, Biochem. 2,22J, 568 (1938). 5 F. Kubowitz und P. Ott, Biochem. 2, 24, 94 (1943).

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iiberden Mechanismusder Wasserstofftibertragung

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Wir formulierendsher die besobriebeneWasserstoffiibertrsgung, die als Modellfall fiirdie enzymatischeReduktionton a-Ketosliuren angesehen werden kann, als intramolekulareRNridw?nderung vom C -Atom des Tetra4 hydropyridinringeszur polarisiertenCsrbonylgruppeim Addukt (II).6

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iiber den Rechanismus der W~aerstof~bertr~

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Durch Abspaltung de8 Lactatrestesbildet ziuh unmittelbarda8 durch Resonanz bevorzugte Pyridiniumlactat(III). Die Ieolierungdes kristsllisiertenIntermedikrproduktes(II) stellt somit eine neue Stiitze f%r die Annahme eines polaren Mec~arn~

der W~8er8toff~bertr~

mit

Pyridinnucleotidendar.7 Wir danken Herr% Professor Dr. 0. Wieland, Miinchen,& die 'riberlaesung der Milchsiiuredehydrogenaee und Herrn F. Kubowitz f%r die Ausfuhrung der enzymatischenTeste.

6

Wir formullerendas Addulctin der angegebenenWeise auf Grund von Studien am Stuart-Rriegleb-Kalotten-Modell.

7 Slehe dam: K. Wallenfela in Steric Course of Microbiological Reactiona S. 10-36. Churchill,London (1959).