2. Методы получения аминокислот

Основным способом получения многих аминокислот является гидролитическое расщепление белковых веществ. Белки гидролизуют при нагревании и под давлением (в автоклавах) с растворами щелочей или кислот, а также с помощью ферментов. При этом макромо­лекулы белков, которые состоят из остатков α - аминокислот, связанных между собой амидными (пептидными) связями -NН-С=0, расщепляются на отдельные α -аминокислоты. Таким образом, при гидролизе участка молекулы белка Б в результате разрыва пептидных связей получают смесь α - аминокислот.

Б

….–NH  CH – C – NH – CH– C NH–CH – …  R¹–CH–COOH + R² CH  COOH +

 ║  ║   

R¹ O R² O R³ NH₂ NH₂

HO– H HO– H HO–H

+ R³ – CH – COOH + …



NH₂

Полученные из белковых гидролизатов аминокислоты разделяют методами ионооб­менной хроматографии, электрофореза и газожид­костной хроматографии. Или же по­лученные аминокислоты переводят в эфиры, которые дальше разделяют фракционной разгонкой в вакууме. После омыления (гидролиза) сложных эфиров получают амино­кислоты. Разработан микробиологический метод получения некоторых аминокислот. Определенного вида организмы в процессе их жизнедеятельности питаются газообраз­ными углеводородами и углеводородами нефти. При этом в клетках, и за их преде­лами накопляются определенного вида аминокислоты. Таким путем получают лизин, глутаминовую кислоту и др.

Известно большое число синтетических методов получения амино­кислот, из которых наиболее важными являются:

1.Замещение галогенов на аминогруппу в галогензамещенных карбоновых кисло­тах действием аммиака на их аммонийные соли

H⁺

R-СН-СООNH₄ + 2NH₃ R-CH-COONH₄ R-CH - COOH

-NH₄Br NH₃

Br NH₂ NH₂

2. Получение из циангидринов (оксинитрилов), которое заклю­чается в действии на альдегиды или кетоны цианистоводородной кислоты и аммиака по А.Штреккеру (немецкий химик). Образующиеся нитрилы аминокислот далее гидролизуют в

(α-аминокислоты, например:

NH₃ H₂O

C H₃ – CH = O+HCN CH₃ –CH –CN CH₃ – CH – CN CH₃ – CH –COOH

-H₂O - NH₃

OH NH₂ NH₂

3. Н.Д.Зелинский (советский химик-органик) улучшил этот метод, заменив HCN смесью цианида калия и хлористого аммония. В этом случае образуется цианид аммония, который реагирует с карбонильным соединением, в результате образуется α -аминокислота.

HCN + NH₄CI KCI + NH₄CN

H₂O

R₂ – C = O + NH₄CN + R₂ – CH – CN R₂ – CH – COOH

-NH₃

NH₂ NH₂

4. β -Аминокислоты могут быть получены взаимодействием аммиака с непредельными карбоновыми кислотами..В этом случае присоединение аммиака к этиленовой связи проходит против правила Марковникова. Например:

СH₂ = CH - CООН + NH₃ СН₂ –СН₂ –СООН

Акриловая кислота

NH₂

β - аланин

5. β-Аминокислоты также получают по методу В.М.Родионова (советский химик - органик) взаимодействием карбо­нильных соединений с диэтилмалоновым эфиром и аммиаком:

R – CH = O + CH₂(COOC₂H₅)₂ +NH₃ R – CH – CH₂ – COOH + C₂H₅OH + CO₂

NH₂

Для синтеза отдельных аминокислот используются специальные методы. Для получения ε - аминокапроновой кислоты исходными веществами являются фенол или циклигексан, которые гидрированием и соответственно окислением превращают в циклогексанол. Послед­ний после ряда химических реакций превращают в капролактам, и наконец, в ε -аминокапроновую кислоту.

циклогексанол циклогесанон оксим циклогексанона

капролактам ε -аминокапроновая кислота

На основе капролактама Е.И.Клабуновский с сотрудниками разработали «комбинированный метод» синтеза лизина. Для этого капролактам нитруют и полученный нитрокапролактам рядом превращений переводят в L –лизин

нитрование 1.гидрирование