The photocycloaddition reaction of 5,7-dimethoxycoumarin to thymidine was studied as a model for photosensitizing reaction of psoralen with DNA bases at the long wavelength UV light.
To obtain the major photoadducts, a mixture of DMC and thymidine as a model nucleoside was irradiated in solid state as a dry film at 350 nm. The major photoadducts were isolated by silica gel column chromatography and gel permeation chromatography. Each stereoisomer of the photoadducts was separated by high performance liquid chromatography using reverse bonded phase column (μ-Bondapak $C_{18}$). The stereochemistry of each isomer was studied by Fourier transform NMR, UV, IR and mass spectra.
The photoadducts between DMC and thymidine were proved to be $C_4$-cycloadducts through the cycloaddition of 3,4 pyrone double bond of DMC to 5,6 double bond of thymidine. Theoretically four possible stereoisomers may be considered ; syn head-to-head, syn head-to-tail, anti head-to-head, and anti head-to-tail.
The stereochemistry of the major photoadducts isolated by the HPLC is consistent with the anti configuration. A small amounts of syn isomers are also isolated.
광화락적으로 한개의 작용기를 가지고 있는 DMC 와 모델 뉴클레오시드로서 티미딘과의 광반응은 필름과 같은 고체상태에서 350nm의 자외선에서 행해졌다. 이 광반응을 통하여 생길 수 있는 입체화학적 이성질체의 수는 모두 16개가 가능하다. 이는 $C_4$-고리부분 의 chirality와 deoxyribose의 위치의 부제 탄소를 고려할 때 가능한 이성질체의 수이다. 그러나 실제로 분리한 이성질체는 4가지가 되었다. DMC -티미딘의 주 생성물은 실리카겔 대롱 크로마토그라피 와 겔투과 크로마토그라피에 의해서 분리되었고, 각 이성질체는 HPLC 에의해 역상 column(μ-Bondapak $C_{18}$) 을 사용하여 분리하였다. 각 분리된 화합물을 자외선 스펙트라를 찍었을 때 2개의 집단·AB 와 CD로 나눌 수 있었고, 적외선 스펙트라에서는 각 집단의 특성을 나타내고 있다. 특히 1335 $cm^{-1}$에서 $C_4$-고리의 $CH_3$ 진동 크기의 큰 차이를 나타내는 것은 구조적으로 AB 와 CD 가 크게 입체화학적으로 구별되고 있음을 보여주고 있다. 또한 핵자기 공명 스펙트럼을 통하여 DMC 와 티미딘의 광부가물이 anti머리-머리 구조, anti머리-꼬리 구조와 syn의 구조를 갖고 있음을 알 수 있었다. 그러나 광부가물은 피리딘-$d_5$에서 핵자기 공명 스펙트럼을 찍었을 때 반응물로 분해되는 것을 알 수 있었다.
