Читайте также:
|
Аминокислоты - амфотерные соединения. Они содержат в составе молекулы две функциональные группы противоположного характера: аминогруппу с основными свойствами и карбоксильную группу с кислотными свойствами. Таким образом, аминокислоты реагируют как с кислотами, так и с основаниями, активными металлами и их оксидами с образованием солей.
Например:
| NH2―CH―COOН + HCl → [+NH3―CH―COOН]Cl― │ │ R R |
| NH2―CH―COOН + NaOH → NH2―CH―C=O │ │ │ + H2O R R O―Na+ |
При растворении аминокислоты в воде (нейтральная среда рН=7) аминогруппа и карбоксильная группа взаимодействуют друг с другом с образованием соединения, называемого внутренней солью или биполярным ионом. В зависимости от среды они могут существовать в виде катионов и анионов, а также в виде внутренней соли (цвиттер-иона).
Кислотно-основные превращения аминокислот в различных средах можно изобразить следующим образом:
| NH2―CH―COO― │ R Анион (в щелочной среде) | ОH― ↔ - Н+ | +NH3―CH―COO― │ R Цветтер-ион (в нейтральной среде) | Н+ ↔ - OH― | +NH3―CH―COOH │ R Катион (в кислой среде) |
В зависимости от количества функциональных групп водные растворы аминокислот могут иметь нейтральную, щелочную и кислотную среду. Например, глутаминовая кислота образует кислый раствор рН<7 (две группы ―COOH, одна ―NH2), лизин - щелочной (одна группа ―COOH, две ―NH2) рН>7.
Аминокислоты проявляют реакции, как карбоновых кислот, так и аминов, однако, реакции имеют свои особенности из-за взаимного влияния обеих функциональных групп.
II Реакции с участием аминогрупп (―NH2):
1) α-аминокислоты, подобно алифатическим аминам подвергаются дезаминированию в результате их взаимодействия с АЗОТИСТОЙ КИСЛОТОЙ HNO2. Измерение объема выделяющегося азота лежит в основе количественного определения аминокислот (метод Ван-Слайка).
Например:
| NH2 ―CH―COOН + HNO2 → HO ―CH―COOН │ │ + N2↑ + H2O R R (гидроксикислоты) |
2) Взаимодействие с АЛЬДЕГИДАМИ с образованием ОСНОВАНИЙ ШИФФА. Реакция присоединения―отщепления.
Например:
| NH ―CH―COOН + R/―С=О → R/―CH―NH―CH―COOН R/―CH=N―CH―C=O │ │ │ │ │ │ → │ │ H R H OHH R -H2O R OH альдегид основание Шиффа |
3) взаимодействие с ГАЛОГЕНАНГИДРИДАМИ и ГАЛОГЕНАЛКАНАМИ с образованием АМИДОВ.
III Реакции с участием карбоксильных групп (―СООН):
Взаимодействие со СПИРТАМИ в присутствии газообразного хлороводорода - реакция этерификации. В отличие от реакции этерификации карбоновых кислот, хлороводород не только катализатор, но и реагент.
| NH2―CH―C=O HCl ―Cl+NH3―CH―C=O │ │ + R/―(OH ----→ │ │ + H2O R O―(H R O―R/ аминокислота соль сложного эфира аминокислоты |
| Для получения сложного эфира аминокислоты ее соль дополнительно обрабатывают органическим основанием или аммиаком. |
| ―Cl+NH3―CH―C=O NH2―CH―C=O │ │ + NH3 → NH4Cl + │ │ R O―R/ R O―R/ соль сложного эфира аминокислоты сложный эфир аминокислоты |
IV Реакции с участием амино- (―NH2) и карбоксильных (―СООН) групп:
Важной особенностью аминокислот является их способность к поликонденсации, приводящей к образованию полиамидов, в том числе пептидов, белков, нейлона, капрона.
Образование дипептидов и белков:
Наиболее важное значение имеют α -аминокислоты, которые широко распространены в природе и из которых построены белки.
Две молекулы аминокислоты могут реагировать друг с другом с отщеплением молекулы воды и образованием продукта, в котором фрагменты связаны амидной связью, в данном случае она называется пептидной вязью ―СО―NH―. Полученное соединение называют дипептидом. Вещества, построенные из многих остатков аминокислот, называются полипептидами (белками).
Например:
| NH2―CH―C=O NH―CH―C=O NH2―CH― С ― NH ―CH―C=O │ │ + │ │ │ → │ ║ │ │ + H2O R OHH R/ OH R O R/ OH дипептид |
Пептиды легко гидролизуются под действием кислот и щелочей (См. способы получения аминокислот №5).
Изоэлектрической точкой аминокислоты называют значение pH, при котором максимальная доля молекул аминокислоты обладает нулевым зарядом (взаимная компенсация зарядов на функциональных группах). При таком pH аминокислота наименее подвижна в электрическом поле, и данное свойство можно использовать для разделения аминокислот, а также белков и пептидов.
Образование полиамидов:
2) Высшие аминокислоты способны к поликонденсации при взаимодействии с дикарбоновыми кислотами. Полученное соединение называют диамидом. Вещества, построенные из многих остатков амино- и дикарбоновых кислот, называются поамидами. Например:
| HOOC―CH―NH O=C―(CH2)2―C=O O O R O │ │ + │ │ ---→ ║ ║ │ ║ R Н HO OH -H2O OH―C―(CH2)2―C―NH―CH―C―OH амид |
V Отношение к температуре:
В зависимости от расположения функциональных групп (α-, β- и γ-) аминокислоты по-разному ведут себя при нагревании.
а) Межмолекулярная циклизация α-аминокислот - две молекулы α-аминокислоты при нагревании превращаются в дикетопиперозин.
| O=C―(OH H)―NH O=C―NH │ │ / \ R―CH + CH―R → R―CH HC―R + 2Н2О │ │ \ / HN―(H HO)―C=O HN―C=O α-аминокислота дикетопиперозин |
При нагревании дикетопиперазинов в кислой (или щелочной) среде происходит размыкание цикла и образуется дипептид, который в дальнейшем может быть превращен в две молекулы исходной α-аминокислоты.
б) 1 молекула β-аминокислоты при нагревании легко отщепляет молекулу аммиака, в результате чего образуется α,β-непредельная кислота (циклизации не происходит).
| β α β α СН2―CH―C=O CH2=СH―C=O │ │ │ → │ + NH3 NН2 H OH OH β-аминокислота α,β-непредельная кислота |
в) Молекула γ-аминокислоты при нагревании легко отщепляет молекулу воды с образованием циклических амидов или γ-ЛАКТАМОВ.
| γ β α СН2―СН2―CH2―C=O CH2―СH2 │ │ → │ >C=O + H2O НN―Н OH СН2―NH γ-аминокислота γ-лактам |
Лактамы способны гидролизоваться под воздействием кислот и щелочей до исходных аминокислот.
КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ
1) Ксантопротеиновая (от греч. ксантос — желтый) реакция - качественная реакция на ароматические аминокислоты. Протекает при нагревании аминокислот с КОНЦЕНТРИРОВАННОЙ АЗОТНОЙ КИСЛОТОЙ HNO3, в результате происходит нитрование бензольного кольца и образование соединения, окрашенного в желтый цвет.
2) Взаимодействие аминокислот с НИНГИДРИНОМ с образованием продуктов, окрашенных в сине-фиолетовый цвет. Иминокислота пролин дает с нингидрином желтое окрашивание. Эта реакция может быть использована для количественного определения аминокислот спектрофотометрическим методом.
Дата добавления: 2015-01-05; просмотров: 163 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |