Реферат: Аминокислоты

Національний

Університет «Києво-МогилянськаАкадемія»

Реферат

тема: №36 Амінокислоти: одержання, властивості, роль у біології

виконав студентФПН-1

Коваль Сергій

Кривий Ріг 2008

АМІНОКИСЛОТИ

Органічні сполуки, що містять в молекулі карбоксильну та аміно групи,називають- амінокислотами. Амінокислоти мають надзвичайно велике значення ворганічному світі, тому що з них побудовані білкові речовини клітині, щовиконують ряд інших важливих функцій в живому організмі: структурні білки,ферменти, гормони, транспортні білки, захисні, запасаючі, скорочувальні,токсини.

ІЗОМЕРІЯ. НОМЕНКЛАТУРА

.

Амінокислоти називають звичайно як замісники відповідних карбонових кислот,позначаючи положення аміно групи буквами латинського алфавіта. Застосовуєтьсятакож систематична номенклатура, а для найпростіших- імпіричні назви:

CN

2NH2-COOH амінооцтова кислота, аміноетанова кислота, глікол, гліцин.

CH3-CHNH2-COOH

a-амінопропіонова кислота, 2-амінопропіонова кислота,аланін.

CH3-CH2-CH-CHNH2-COOH 2-

аміно-3-метилпентанова кислота

/ ізолейцин.

CH3

CH3-CHOH-CHNH2-COOH

a-аміно-b-оксимасляна, 2-амино-3-оксибутанова кислота, треонін.

Ізомерія амінокислот аналогічна ізомерії оксикислот.Вона може бути пов

’язана з положенням функціональних груп та будовоювуглицевого скелета. Молекула амінокислоти може вміщувати як одну так ідекілька карбоксильних груп і відповідно до цього амінокислоти відрізняються поосновності.В молекулі амінокислоти може вміщувати також декілька аміногруп.

Гомологічний ряд одноосновних амінокислот необхідно б було починати заміномурашиниї кислоти

H2N-COOH. Проте ця кислотаодночасно є неповним амідом карбонової кислоти.

Оцтова кислота має одну похідну амінокислоту

H2N-CH2-COOH. Пролінова -дві: CH3-CHNH2-COOH a-амінопропіонова кислота, (a-аланін), CH2NH2-CH2-COOH b-амінопропіоновакислота (b-аланін)

Від масляної- три, від ізомасляної- дві:

CH3-CH2-CHNH2-COOH

CH3-CHNH2-CH2-COOH

CH2NH2-CH2-CH2-COOH

Від ізомасляної:

a

-аміноізомасляна кислота

b

-аміноізомасляна кислота H2N-CH2-CH-COOH

/

CH3

ШЛЯХИ ОТРИМАННЯ АМІНОКИСЛОТ

.

Розроблено багато шляхів отримання

1.Дія аміака на солі хлорзамісних кислот:

NH2-H+CL-CH2-COONH4------HCL---

®NH2-CH2COOHNH4

2.

Дією аміака та ціанової кислоти на альдегіди(реакція Штрекера). Ціановоденьприєднується до аміду що утворюється спершу, утворений нітрил a-амінокислотиомилюють та отримують a-амінокислоту:

CH3-C=O ----+HN3-----H2O--

®CH3-CH=<st1:State w:st=«on»><st1:place w:st=«on»>NH--</st1:place></st1:State>+HCN-®CH3-CH-CºN--+HOH:[H2]---NH3®

/ /

H NH2

®

CH3-CH-COOH

/

NH2

3.

a-Амінокислоти також можна синтезувати з аміномалиновогоефіра за наступною схемою:

NO-CH(COOR)2

CH2(COOR)2—R*ONO---R*OH

®¯ --+H2-[Ni]®NH2-CH(COOR)2—C6H5OCL--HCL®

HON=C(COOR)2

Þ

C6H5CO-NH-CH(COOHR)2--+RONa---ROH-®[C6H5CO-NH-C(COOR)2]Na+--R*I---NaI--®C6H5CONH-CR*(COOR)2—H+,HOH—C6H5COOH-®NH-CR*(COOH)2 ----CO2-®NH2-CHR*-COOH

4.

При гідролізі білків отримано близько 25 різноманітних амінокислот.Розділення такої суміші являє собою вкрай складну операцію.Проте звичайно одна або двіамінокислоти отримуються в більших кількостях і ці кислоти вдається виділитидосить просто. Останнім часом навчились так порушувати життєдіяльність деякихмікроорранізмів, що вони замість накопичення білка починають продукувати однуяку-небудь задану амінокислоту. Таким хляхом в промисловості отримують харчовийлізин. Із субстракта лізин виділяють з допомогою йоннообмінних смол.

Шляхи отримання

b-амінокислот. Найбільш важливимиє наступні два способи отримання цих кислот:

1.

Приєднання аміака довідповідних кислот. Аміак до олефінів без каталізаторів не приєднується.Приєднання тут проходить так як і інші реакції a,b-ненасиченихкислот, ане заправилом Марковникова:

CH2=CH-COOH

--+2NH3®NH2-CH2-CH2-COONH4

2

.Велика кількістьамінокіслот була синтезована В.М.Родіоновим з малинової кислоти: CH2-CHO+CH2(COOH)2--+NH3®CH3-CH-NH2-CH2COOH+H2O+CO2

Ця реакція схожа з реакцією отримання

b-оксикислот зальдегидів. Можливо, що проміжними продуктами тут є оксисполуки, проте механізмцієї реакції до кінця ще не з’ясовано.

Шляхи отримання іншихамінокислот.

Амінокислоти з більш віддаленими одна від одної функціональними групамиотримують дією аміака на галогенпохідні кислот, відновленням неповних нітрилів двохосновних кислот з допомогоюбекмановского перегрупування наприклад:

<img src="/cache/referats/27685/image001.gif" v:shapes="_x0000_s1056"><img src="/cache/referats/27685/image002.gif" v:shapes="_x0000_s1026">H2C CH2 H2C CH2

H2C C=O –H2N-OH--HOH

®H2C C=N-OH--[H2SO4]®

<img src="/cache/referats/27685/image011.gif" v:shapes="_x0000_s1050"><img src="/cache/referats/27685/image012.gif" v:shapes="_x0000_s1035"> H2C

CH2 H2C CH2

циклогексанон циклогексаноноксим

<img src="/cache/referats/27685/image013.gif" v:shapes="_x0000_s1078"><img src="/cache/referats/27685/image014.gif" v:shapes="_x0000_s1070"><img src="/cache/referats/27685/image015.gif" v:shapes="_x0000_s1062"> H2C

CH2 OH H2C CH2

CO

<img src="/cache/referats/27685/image021.gif" v:shapes="_x0000_s1082"><img src="/cache/referats/27685/image022.gif" v:shapes="_x0000_s1068"><img src="/cache/referats/27685/image023.gif" v:shapes="_x0000_s1060">H2C

С=<st1:place w:st=«on»>N ® ¬ H2C</st1:place> NH

<img src="/cache/referats/27685/image024.gif" v:shapes="_x0000_s1076"><img src="/cache/referats/27685/image025.gif" v:shapes="_x0000_s1066"> H2C CH2 H2C CH2

капролактам

Капролактам при гідролізі утворює

w- або e-амінокапроновукислоту, а при нітруванні з подальшим відновленням- лактам 2,6-диамінокапроновукислотую(лізин).

Фізичні властивості

.

Амінокислоти-безбарвні кристалічні речовини з високими температурамиплавлення, які мало відрізняються для цих кислот і тому не характерні.Плавлення супроводжується розкладом речовини. У воді амінокислоти єдобрерозчинними. Водні розчини одноосновних амінокислот майже завжди маютьмайже нейтральну реакцію.

Високі температури плавлення, відсутність в спектрі ліній, характерних длякарбоксильної та аміно групи, та деякі інші властивості амінокислот пояснюютьсяїх будовою. Амінокислоти являють собою внутрішні солі (біполярні іони):

+NH3-CH2-CO-O-Такий іон в кисломусередовищі поводить себе як катіон, так як пригнічується дисоціаціякарбоксильної групи; а в лужній — як аніон: +NH3-CH2-COOH®¬+HOH-+NH3-CH2-COO®¬HO-H+NH2-CH2-COO-

В ізоелектричній точці, коли концентрація катіонів та аніонів рівні,конценотрація біполярного іона максимальна і рух його в електричному полі невідбувається. Положення рівноваги залежить від

pH середовища.

Більшість природніх амінокислот оптичноактивні вналлідок наявностіасемитричного атома карбону. В пироді розповсюджені кислоти

L-ряду.

ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ

.

Подібно до інших сполук із змішаними функціональними групами амінокислотипроявляють властивості як кислот так і амінів. Проте в ланцюзі перетвореньсильно впливає наявність двох груп.

1.

<img src="/cache/referats/27685/image026.gif" v:shapes="_x0000_s1048"><img src="/cache/referats/27685/image027.gif" v:shapes="_x0000_s1039"><img src="/cache/referats/27685/image025.gif" v:shapes="_x0000_s1036"><img src="/cache/referats/27685/image028.gif" v:shapes="_x0000_s1033">Амінокислоти утворюють солі з лугами. Солі a-амінокислот з тяжкими металами можуть мати комплекснийхарактер. Таку будову мають наприклад інтенсивно сині солі міді: CH2-NH2 O CO

Cu

CO O NH2-CH2

2

.Подібно до іншихкислот амінокислоти утворюють складні ефіри, хлорангідриди, аміди і т. д.

3.Амінокислоти утворюють солі з неорганічними кислотами наприклад

(H3N+-CH2-COOH)-CL.Ці солі звичайнодобре кристалізуються.

4.При дії азотистої кислоти амінокислоти утворюють оксикослоти:

H2N-CH2COOH—HNO2

®N2+H2O+HOCH2-COOH

Ефіриамінокислот утворюють при цьому досить стійкі діазосполуки:

CH2-CH2-COOC2H5—HNO2---2H2O

®N2CH-COOC2H5

Діазооцтовий(етиловий) ефір має наступну будову:

<st1:place w:st=«on»>N

ºN+</st1:place>--CH-COOC2H5«-N=N+=CH-COOC2H5

Вінвикористовується при органічному синтезі.

5.Аміногрупа в амінокислотах легко ацілюється при дії ангідридів абогалогенангідридів кислот:

CH2NH2 CH2-NH-COCH3

/ +(CH3CO)O2

® / +CH3COOH

COOH COOH

6.При алкіруванні аміногрупи утворюються вторинні, третинні амінокислоти тазрештою чотирьохзамісні амонійні луги. Внутрішні солі таких лугів називаютьбетаінами.

7. В залежності від положення аміногрупи по відношенню до карбоксилуамінокислоти поводять себе порізному:

1)

<img src="/cache/referats/27685/image032.gif" v:shapes="_x0000_s1046"><img src="/cache/referats/27685/image033.gif" v:shapes="_x0000_s1034"><img src="/cache/referats/27685/image034.gif" v:shapes="_x0000_s1028">CH3-CH-CO---OH CH3-HC-CO

<img src="/cache/referats/27685/image035.gif" v:shapes="_x0000_s1043"><img src="/cache/referats/27685/image036.gif" v:shapes="_x0000_s1040"> |

H-NH+NH—H ® NH NH+2H2O

|

Н

O—CO-CH-CH3 OC-CH-CH3

2)

b-амінокислоти відщеплюють аміак і дають амонійну сільненасиченої кислоти. Причиною такої реакції є рухливість водневих атомів всусідстві з карбоксильною групою:

CH2-CH-COOH

<img src="/cache/referats/27685/image039.gif" v:shapes="_x0000_s1051"> І

| ®CH2=CH-COOONH4

NH2 H

3)

g-,d-амінокислоти уворюють при нагріванні внутрішні аміди-лактами:

H2C CH2 H2C CH2

<img src="/cache/referats/27685/image046.gif" v:shapes="_x0000_s1071"><img src="/cache/referats/27685/image047.gif" v:shapes="_x0000_s1069"><img src="/cache/referats/27685/image048.gif" v:shapes="_x0000_s1061">H2C

CO -H2O® H2C CO

HN---H OH NH

Цим корис

туються при визначенні будови амінокислот: визначають в якому положенізнаходиться аміногрупа відносно карбоксильної.

8.

В реакціях заміщення a-амінокислот, повязаних іззміною до асимме-тричного атома карбону, частопроходить вальденівськеобертання. Прикладом може бути взаємоперетворення d- таl-бромпропіоновихкислот та d- і l-аланіна по наступній схемі:

d-

бромпропіоновакислота---NH3®d-Аланін

NOBr ¯ NOBr

l-

Аланін ¬NH3- l-Бромпропіоновакислота

Інверсія або збереження конфігурації під час реакції заміщення залежить відмеханізма по якому дана реакція проходить.

9.

В сучасній хімії та біологіїамінокислот та білків важливу роль відіграє реакція зі зміною кольору(зміназабарвлення на синє).

Комплексони.

Комплексонаминазивають групу a-амінокислот, що вміщують два або три залишки, звязаних зазотом. Найбільш простими з цих амінополікарбонових кислот є імінодиоцтова танитрилтриоцтова кислоти:

CH2-COOH CH2-COOH нітрилтриоцтоав

<img src="/cache/referats/27685/image051.gif" v:shapes="_x0000_s1083"><img src="/cache/referats/27685/image051.gif" v:shapes="_x0000_s1079">H-N HOCO-CH2-N

кислота

CH2-COOH CH2-COON

імінодиоцтова кислота

â

&ãBy Shestopal Ruslan 1998

ТАБЛИЦЯ.L-амінокислоти знайдені в білках

(CH3)2CH-CH2-CH-COOH

|

NH2

Leu

(CH3)2CH-CH-COOH

|