22.4.3. Ізомерія

Структурна ізомерія амінокислот визначається ізомерією карбонового ланцюга і взаємним положенням функціональних груп.

Просторова ізомерія визначається наявністю в молекулах амінокислот асиметричних атомів Карбону, тобто амінокислоти можуть існувати у вигляді оптичних ізомерів, причому протеїногенні амінокислоти (ті, що входять до складу білків) є L-формами. Амінокислоти D-типу в природі трапляються досить рідко, наприклад у деяких пептидних антибіотиках. Як уже зазначалось, базовою сполукою, з якої виводяться конфігурації інших споріднених сполук у ряду амінокислот, є серин:

22.4.4. Методи добування

1. Гідроліз природних білкових речовин приводить до утворення суміші амінокислот, з якої відповідними методами (іонообмінна та газорідинна хроматографія, електрофорез) виділяють окремі речовини.

У промислових масштабах зазвичай гідролізують відходи м'ясної промисловості (копита, роги, кров тощо).

2. Спрямований ферментативний синтез відбувається під впливом ферментів у клітинах мікроорганізмів або поза ними. В промислових масштабах таким чином з нехарчової сировини (вуглеводнів) добувають кормовий лізин і глутамінову кислоту. В лабораторній практиці поширені також синтетичні методи.

3. Дія амоніаку (надлишку) на галогенозаміщені амінокислоти є загальним методом добування амінокислот, придатним для синтезу α-, β-, γ-амінокислот, хоча зазвичай застосовується для добування α-амінокислот:

4. Добування α-амінокислот дією амоніаку і синильної кислоти є одним із найважливіших методів синтезу цього типу амінокислот (реакція Штреккера). Проміжними сполуками в перетвореннях оксосполук є альдіміни і кетіміни:

Цей спосіб було вдосконалено М. Д. Зелінським (метод Зелінського), який запропонував замість синильної кислоти застосовувати суміш амоній хлориду і калій ціаніду, які утворюють амоній ціанід:

5. Приєднання амоніаку до ненасичених кислот приводить до утворення β-амінокислот, наприклад:

22.4.5. Будова молекул

У вільному стані в розчинах карбоксил, який має кислотні властивості, та аміногрупа, яка має основні властивості, вступають у внутрішньомолекулярну взаємодію, внаслідок чого утворюється внутрішня сіль (біполярний йон):

22.4.6. Фізичні властивості

Фізичні властивості амінокислот дещо нетипові для органічних сполук, зумовлені саме цією особливістю будови їх молекул — існуванням у формі біполярного йона (цвіттер-іона). Завдяки йонній будові амінокислоти добре розчинні у воді та погано — в органічних розчинниках.

22.4.7. Хімічні властивості

1. Кислотно-основні властивості. Оскільки в молекулах амінокислот містяться одночасно основна, і кислотна групи, ці сполуки мають амфотерний характер. У кислих розчинах вони виявляють основні властивості, а в лужних реагують як кислоти, утворюючи відповідно дві групи солей:

2. Реакції карбоксильної групи практично не відрізняються від аналогічних властивостей звичайних карбонових кислот. До них належать утворення: а) солей з основами; б) галогенангідридів; в) естерів та ін.

3. Реакції амінної групи аналогічні відповідним реакціям амінів:

а) утворення солей з кислотами; б) ацилювання; в) алкілювання;

г) взаємодія з нітритною кислотою.

Карбоксильна й амінна групи, особливо якщо вони перебувають в

α-положенні, істотно впливають одна на другу. Перерозподіл електронної густини, який відбувається у цьому разі в молекулі, зумовлює активацію функціональних груп і спричинює ряд специфічних реакцій амінокислот, що наведені далі.

4. Декарбоксилювання відбувається легше, ніж у карбонових кислот:

Процес декарбоксилювання α-амінокислот поширений у живих організмах і зумовлює утворення біогенних амінів.

5. Перетворення амінокислот під час нагрівання.

А. α-Амінокислоти утворюють циклічні аміди (пептиди) — дикетопіперазини:

Б. β-Амінокислоти під час нагрівання утворюють α-, β-ненасичені кислоти (подібно до β-гідргідроксикислот):

В. γ- δ- і ε-Амінокиспоти утворюють внутрішні циклічні естери — лактами:

6. Утворення комплексних сполук з гідроксидами важких металів, зокрема з гідроксидом купруму, темно-синього або синьо-фіолетового забарвлення використовують як якісну реакцію на α-амінокислоти (аналогічно реакції з етиленгліколем):

7. Здатність до поліконденсації є однією з найважливіших хімічних властивостей амінокислот, де в хімічній взаємодії беруть участь обидві функціональні групи — амінна та карбоксильна. Залежно від кількості молекул амінокислоти, що беруть участь у поліконденсації, можуть утворюватись пептиди з різною кількістю амінокислотних залишив, від 2 до n:

Угруповання називається пептидною групою, або пептидним зв'язком.