Лекция 15 аминокарбоновые кислоты, белки
Схема лекции.
1. Аминокислоты
1.1. Классификация, номенклатура, изомерия.
1.2. Способы получения
1.3. Химические свойства
1.4. Оптическая изомерия
2. Белки
2.1 Классификация
2.2. Пептидная связь
1. Аминокислоты
Определение: Органические соединения, содержащие в молекуле карбоксильную и аминогруппы, называются аминокислотами. Из остатков аминокислот построены белки – основной материал, из которого состоят объекты живой природы. Поэтому аминокислоты имеют огромное значение.
1.1. Классификация, номенклатура, изомерия.
26 α-аминокислот, из которых построены белки, имеют собственные названия. Например: глицин, аланин, валин, серин и т.д. Рациональная номенклатура строится по тривиальному названию карбоновой кислоты в префиксе ставится «амино» и буквой греческого алфавита обозначается положение аминогруппы. По систематической номенклатуре локантом обозначается положение аминогруппы. Карбоксильная группа всегда занимает первое положение. Название строится по углеводороду с добавкой префикса «амино» и суффиксов «овая» или «диовая».
Гомологический ряд одноосновных аминокислот начинается с аминомуравьиной или неполного амида угольной кислоты. Затем идет глицин или аминоуксусная, Эти две кислоты не имеют структурных изомеров. Изомерия аминокислот связана с положением аминогруппы и строением углеродного скелета. Поэтому у следующей карбоновой кислоты – пропионовой – молгут быть два изомера, различающихся положением аминогруппы: α-амино пропионовая и β- аминопропионовая кислота. Кислота с четырьмя углеродными атомами может существовать в виде пяти изомеров. Три соответствуют н-масляной кислоте и два изомасляной кислоте.
Все природные аминокислоты, кроме аминоуксусной, содержат асимметрический атом углерода. Все они относятся к L-ряду.
1.2. Способы получения Получение α-аминокислот:
Гидролизом белков.
Действием аммиака на α-галоидкарбоновые кислоты:
Получение по методу Штреккера-Зелинского
По этому методу альдегид обрабатывают водным раствором смеси цианистого калия и хлорида аммония:
Получение β-аминокислот:
Присоединение аммиака к α,β-ненасыщенным кислотам:
Получение по методу Родионова:
Способы получения других аминокислот
Получение γ-аминокислоты из левулиновой кислоты:
Аминокислоты с более удаленными друг от друга функциональными группами получают перегруппировкой Бекмана. Например, получение капролактама и ω-аминокислоты (ω-капроновой кислоты):
Ароматические аминокислоты
пара- и мета-Аминобейзойные кислоты получают восстановлением соответствующих нитробензойных кислот:
орто-Изомер., так называемую антраниловую кислоту получают из фталевого ангидрида, через фталимид действием гипобромита:
1.3. Химические свойства
Аминокислоты – бесцветные кристаллические вещества с высокими температурами плавления, которые мало отличаются для разных аминокислот и поэтому не характерны. Плавление сопровождается разложением вещества. Плавление с разложением характерно для солей. Будучи солями аминокислоты хорошо растворимы в воде. Водный раствор аминокислот имеет нейтральную реакцию, что также характерно для солей. Аминокислоты представляют собой так называемые внутренние соли (биполярные ионы):
Такой ион в кислой среде ведет себя как катион, так как подавляется диссоциация карбоксильной группы, а в щелочной среде аминокислота ведет себя как анион:
Значение рH при котором достигается максимальная концентрация биполярного иона – называется изоэлектрической точкой.
Подобно другим соединениям со смешанными функциями, аминокислоты проявляют свойства кислот и аминов.
Аминокислоты образуют соли с основаниями. Соли α-аминокислот с тяжелыми металлами могут иметь комплексный характер:
соль имеет интенсивно синее окрашивание.
Аминокислоты образуют соли с неорганическими кислотами:
Подобно другим кислотам, аминокислоты образуют сложные эфиры, хлорангидриды, амиды и т.д:
При действии азотистой кислоты аминокислоты образуют гидроксикислоты:
Аминогруппа в аминокислотах легко ацилируется при действии ангидридов и хлорангидридов кислот:
При алкилировании аминогруппы получаются вторичные и третичные аминокислоты. В избытке галоидного алкила образуются четырехзамещенные аммонийные основания. Внутренние соли таких оснований называются бетаинами:
Поведение α, β и γ-аминокислот при нагревании:
α-аминокислоты межмолекулярно образуют циклические амиды – дикетопиперазины:
β-аминокислоты при нагревании отщепляют молекулу аммиака с образованием α,β-ненасыщенных кислот (аммонийная соль ):
γ и δ-аминокислоты при нагревании отщепляют воду и образуют внутримолекулярные циклические амиды – лактамы:
