Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Краткий курс органической химии (Для студентов-иностранцев). Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1314 / 1614 15 16 > Следующая >>>

131

Щелочи, как более сильные основания, вытесняют амины из солей:

NH2.

[CH3NH3]Cl + NaOH = CH3NH2↑ + NaCl + H2O.

В отличие от аммиака, который горит только в кислороде, амины горят на воздухе:

4CH3NH2 + 9O2 = 4CO2 + 10H2O + 2N2.

Амины получают следующими способами:

- алкилированием аммиака галогеналканами: 2NH3 + CH3I CH3NH2 + NH4I;

метиламин

CH3NH2 + CH3I + NH3 (CH3)2NH + NH4I;

диметиламин

- алкилированием аммиака спиртами:

CH3 – OH + H – NH2 CH3 – NH2 + H2O.

Al2O3,300oC

метиламин

CH3OH + CH3NH2 (CH3)2NH + H2O;

диметиламин

CH3OH + (CH3)2NH (CH3)3N + H2O;

триметиламин

- каталитическим гидрированием нитрилов: R – C ≡ N + H2 R – CH2NH2.

Анилин и другие первичные ароматические амины получают реакцией Н. Н. Зинина (1842 год) – восстановлением нитросоединений:

нитробензол анилин

Основным способом получения анилина является восстановление нитробензола железом в присутствии хлороводородной кислоты:

4C6H5NO2 + 9Fe + 4H2O 4C6H5NH2 + 3Fe3O4.

Анилин – один из важнейших продуктов химической промышленности, применяется при получении анилиновых красителей, взрывчатых веществ, высокомолекулярных соединений, лекарственных препаратов (сульфаниламидов). Сульфаниламиды – это синтетические противомикробные препараты, подавляющие рост бактерий.

132

8.2. Классификация, строение аминокислот

Аминокислоты (аминокарбоновые кислоты) – органиче-

ские соединения, в молекулах которых одновременно содержатся карбоксильные и аминные группы

Amin o a cid s (ami noca r box ylic a ci ds) are or gan ic c omp oun ds wh ose

molecul es simultaneously conta in carboxyl and amin e groups.

Les acides aminés (acides aminocarboxyliques) sont des composés organiques dont la moléc ule contient simul tanéme nt des groupes carbo xy le et amine.

ﺔﯿﻨﯿﻣﻷا ضﺎﻤﺣﻷا)ﺔﯿﻠﯿﺴﻛﻮﺑﺮﻜﻟا ﺔﯿﻨﯿﻣﻷا ضﺎﻤﺣﻷا (ﺎﺒﻛﺮﻣ ﻲھ يﻮﺘﺤﯾ ، ﺔﯾﻮﻀﻋ ت

ﻦﯿﻣأو ﻞﯿﺴﻛﻮﺑﺮﻛ تﺎﻋﻮﻤﺠﻣ ﻰﻠﻋ ﺖﻗﻮﻟا ﺲﻔﻧ ﻲﻓ ﺎﮭﺌﯾﺰﺟ.

Аминокислоты могут рассматриваться как производные карбоновых кислот, в которых один или несколько атомов водорода замещены на аминогруппы. Общая формула аминокислот имеет вид:

основная функция кислотная функция

(NH2)m– СH – (COOH)n,

где m и n обычно равны 1 или 2.

Из 200 природных аминокислот только 20 входят в состав

белков и называются основными или стандартными. Как составные части белков аминокислоты участвуют во всех процессах жизнедеятельности. По систематической номенклатуре аминокислоты называют, по соответствующей карбоновой кислоте с добавлением приставку амино-. Положение аминогруппы в углеродной цепи указывают цифрой:

5 4 3 2 1

H3С–CH–CH2–CH–COOH

׀ ׀

CH3 NH

2-амино-4-метилпентановая кислота

HOOC–CH2–CH–COOH.

4 3 2 1

аминобутандиовая кислота

В зависимости от положения аминогруппы по отношению к

карбоксильной группе различают α- (альфа), β- (бета), γ- (гамма),

δ- (дельта) и ε- (эпсилон) аминокислоты:

133

ε δ γ β α

COOH.

H2С–CH2–CH2–CH2–CH2–COOH

ε-аминокапроновая кислота α-аминомасляная кислота

γ β α

H3C–CH2–CH–

Аминокислоты делят на природные, содержащиеся в растительных и животных организмах, и синтетические, которые получают искусственным путем. Наибольшее значение имеют природные аминокислоты, содержащие аминогруппу только в α-положении, из которых построены белки с общей формулой:

R–CH–COOH.

Для природных аминокислот широко распространена тривиальная номенклатура: аланин (2-аминопропановая кислота), валин (2-амино-3-метил-бутановая кислота), лизин (2,6-диаминогексановая кислота), аргинин (2-амино-5-гуанидил-пентановая кислота). Часто запись аминокислот, например, при составлении формул пептидов и белков, осуществляют, применяя буквенные сокращения от латинского названия кислот: Ala, Val , Lys, Arg. Аминокислоты делятся на заменимые и незаменивые.

Заменимые аминокислоты – это аминокислоты, поступающие в организм человека с белковой пищей, либо образующиеся в организме из других аминокислот.

Inter changeable amino acids ar e amino acids that ent er the human

bod y with protei n food, or are for med in the body from other amino acids.

Les acides aminés substituables sont des acides aminés qui sont introduits dans le corps humain avec des aliments protéiques ou qui sont form és dans le corps à partir d'autres acides aminés.

ﺔﻤﻌﻃﻷا ﻊﻣ نﺎﺴﻧﻹا ﻢﺴﺟ ﻞﺧﺪﺗ ﺔﯿﻨﯿﻣأ ضﺎﻤﺣأ ﻲھ ﺔﯿﺳﺎﺳﻷا ﺮﯿﻏ ﺔﯿﻨﯿﻣﻷا ضﺎﻤﺣﻷا

.ىﺮﺧﻷا ﺔﯿﻨﯿﻣﻷا ضﺎﻤﺣﻷا ﻦﻣ ﻢﺴﺠﻟا ﻲﻓ ﻞﻜﺸﺘﺗ وأ ، ﺔﯿﻨﯿﺗوﺮﺒﻟا

Организм синтезирует аминокислоты главным образом из

пищевых белков, например, глицин, аланин, глутаминовая кислота, серин, аспарагиновая кислота, тирозин, цистеин. Но есть целая

134

группа аминокислот, которых организм сам синтезировать не может.

Незаменимые аминокислоты – это аминокислоты, которые не могут быть получены в организме человека с помощью биосинтеза, поэтому должны постоянно поступать с пищей.

Essen tial a min o aci ds ar e amin o aci ds th at can not be o bta ined in th e human body through biosynthesis, therefore they must constantly be supplied in the for m of dietary proteins.

Les aci des amin és essen tiel s sont d es acides a minés q ui n e peuven t pas être obtenus dans le corps humain par biosynthèse, ils doivent donc être produits en perman ence sous form e de protéines alimen taires.

نﺎﺴﻧﻹا ﻢﺴﺟ ﻲﻓ ﺎﮭﯿﻠﻋ لﻮﺼﺤﻟا ﻦﻜﻤﯾ ﻻ ﺔﯿﻨﯿﻣأ ضﺎﻤﺣأ ﻲھ ﺔﯿﺳﺎﺳﻷا ﺔﯿﻨﯿﻣﻷا ضﺎﻤﺣﻷا

.ﺔﯿﺋاﺬﻏ تﺎﻨﯿﺗوﺮﺑ ﻞﻜﺷ ﻲﻓ راﺮﻤﺘﺳﺎﺑ ﺎھﺮﯿﻓﻮﺗ ﺐﺠﯾ ﻲﻟﺎﺘﻟﺎﺑو ، يﻮﯿﺤﻟا ﻖﯿﻠﺨﺘﻟا لﻼﺧ ﻦﻣ

К незаменимым аминокислотам относятся валин, лейцин, изолейцин, лизин, треонин, метионин, фенилаланин и триптофан. Аминокислоты классифицируют в зависимости от признака, положенного в основу их деления на группы:

- по числу функциональных групп: моноаминомонокарбоновые NH2–СH–COOH;

диаминомонокарбоновые (NH2)2–СH–COOH;

R моноаминодикарбоновые NH2–СH–(COOH)2;

- строению радикала (алифатические; ароматические; гете-

роциклические);

- кислотно-основным свойствам (кислые; основные; ней-

тральные);

- наличию дополнительных функциональных групп (гидро-

ксильной; карбоксильной; амидной; гуанидильной);

- серосодержащие.

135

Важнейшие заменимые и незаменимые кислоты представ-

лены в табл. 21.

Важнейшие аминокислоты

Таблица 21

кислоты (–R)

1 2 3 4

–H Глицин Аминоэтановая Гли (Gly)

–CH

СH

– CH CH

СH – CH2 – CH CH – CH – CH2 – CH

N H

НазваниеСтроение радикала

тривиальное систематическое

Условное

обозначение

Аланин 2-Амино-пропановая Ала (Ala)

Валин

Лейцин

Изолейцин

Фенилаланин

Триптофан

Гистидин

(имино-

кислота)

2-Амино-3-метил-

бутановая

2-Амино-4-метил-

пентановая

2-амино-3-метил-

пентановая

2-амино-3-фенил-

пропановая

2-Амино-3-индол-

3-илпропановая

2-Амино-3-имидо-

золилпропановая

Вал (Val)

Лей (Leu)

Иле (Ile)

Фен (Phe)

Три (Trp)

Гис (His)

COOH

– CH2 – OH Серин

– CH – OH

Пролин

Треонин

2-Пирролидин-

карбоновая

2-Амино-3-гидрокси-

пропановая

2-Амино-3-гидрокси-

бутановая

Про ( P ro)

Сер (Se r)

Тре (Th r)

136

1 2 3 4

ксифенил) пропановая

–CH2–COOH Аспарагиновая

–CH2–CH2–COOH Глутаминовая

–CH2–C–NH

׀׀

Тирозин

кислота

Аспарагин

–CH2–CH2–C–NH

–CH2–(CH2)3–NH

–CH2–(CH2)2–NH–C–NH

NH –CH2–SH

–CH2–CH2–S–CH

׀׀

Глутамин

Лизин 2,6-Диамино-

Аргинин

Цистеин

Метионин

Окончание табл. 21

2-Амино-3-(4-гидро-

кислота

2-Аминобутандиовая кислота

2-Аминопентан-

диовая кислота

2-Амино-3-карбок-

самидопропановая

кислота

2-Амино-4-карбок-

самидобутановая

кислота

гексановая кислота

-Амино-5-гуанидил-

пентановая кислота

2-Амино-3-мер-

каптопропановая

кислота

2-Амино-4-метил-

тиобутановая

кислота

Тир (Tyr)

Асп (Asp)

Глу (Glu)

Асн (Asn)

Глн (Gln)

Лиз (Lys)

Арг (Arg)

Цис (Cys)

Мет (Met)

скелета молекулы;

ной группе (α-, β-, γ-, δ- и ε- аминокислоты);

атомов углерода.

атом углерода (α-углеродный атом – хиральный центр), а некоторые из них даже два хиральных центра, например, треонин. Исключение составляет простейшая аминокислота глицин

(NH

Для аминокислот характерные следующие виды изомерии:

- структурная, обусловленная строением углеродного

- расположение аминогруппы по отношению к карбоксиль-

- пространственная, связанная с наличием ассиметричных

Все природные α-аминокислоты, имеют асимметрический

– CH2– COOH), которая не имеет центра хиральности.

137

Аминокислоты могут существовать в виде пары несовместимых

COOH

зеркальных антиподов (энантиомеров).

Конфигурация α-аминокислот определяется по конфигура-

ционному стандарту - глицериновому альдегиду. Расположение в стандартной проекционной формуле Фишера аминогруппы слева (подобно группе ОН в L-глицериновом альдегиде) соответствует L-конфигурации, справа - D-конфигурации хирального атома углерода:

COOH

H2N – C – H

L-аланин

COOH

H – C – NH

D-аланин

Практически все природные α-аминокислоты, как правило, относятся к L-ряду.

Аминокислоты изолейцин, треонин и 4-гидроксипролин содержат в молекуле по два центра хиральности. Такие аминокислоты могут существовать в виде четырех стереоизомеров, например:

H2N – C – H

CH3 – C – H

C2H

L-изолейцин

H – C – NH

H – C – CH

C2H

D-изолейцин

H2N – C – H

H – C – CH

C2H

L-аллоизолейцин

H – C – NH

CH3 – C –H

C2H

D-аллоизолейцин.

Из четырех стереоизомеров в состав белков входит L-изолейцин с S-конфигурацией обоих асимметрических атомов углерода С-α и С-β. В названиях другой пары энантиомеров, являющихся диастереомерами по отношению к изолейцину, используется приставка алло-.

138

8.3. Физические свойства аминокислот

Аминокислоты представляют собой нелетучие кристаллические вещества, которые плавятся и разлагаются при близких и довольно высоких температурах (200-300оС). Они хорошо растворимы в воде и очень плохо растворимы в неполярных растворителях типа диэтилового эфира, бензол. Многие из них имеют

сладкий вкус. Эти свойства указывают на солеобразный характер

этих соединений. Особенности физических и химических свойств аминокислот обусловлены их строением — присутствием одновременно двух противоположных по свойствам функциональных групп: кислотной и основной.

В водных растворах аминокислоты существуют в виде диполярного иона, который образуется за счет отщепления протона от карбоксильной группы и присоединения его к аминогруппе. Диполярный ион часто называют внутренней солью:

H2N – CH – COOH → H3N+ – CH – COO-.

׀ ׀

R R

внутренняя соль

В щелочных растворах гидроксильный ион (сильное основание) отрывает протон от иона аммония и диполярный ион аминокислоты превращается в более слабое основание – амин:

H3N+ – CH – COO- + OH- → H2N – CH – COO- + H2O.

׀ ׀

R R

В кислых растворах более сильная кислота Н3О+ отдает протон карбоксилат-иону и образуется более слабая кислота:

H3N+ – CH – COO- + H3O+ → H3N+ – CH – COOH + H2O.

׀ ׀

R R

139

В водном растворе аминокислоты существуют в виде рав-

новесной смеси диполярного иона, катионной и анионной форм:

H3N+–CH –COO- H3N+–CH–COO- H3N+ –CH –COOH.

׀ ׀ ׀

R R R

pH 7

В данном равновесии участвует также определенное (хотя и небольшое) количество незаряженных молекул аминокислот.

Если раствор аминокислоты поместить в электрическое поле, то в кислой среде ион аминокислоты движется к катоду, а в щелочной к аноду. При определенном значении рН среды концентрация катионов может быть равной концентрации анионов, то никакого движения аминокислоты происходить не будет.

Концентрация ионов водорода (pH), при которой аминокислота не перемещается в электрическом поле, называется изоэлек- трической точкой данной аминокислоты (рI). Изоэлектрическая точка зависит от кислотности группы NH

, основности – СОО-,

природы радикала, а также от присутствия в молекуле кислоты любой дополнительной основной или кислотной группы.

К нейтральным кислотам относятся моноаминомонокарбоновые – аланин, валин, лейцин, изолейцин, метионин фенилаланин, триптофан. К кислым кислотам относятся моноаминодикарбоновые – аспарагиновая, глутаминовая. К основным кислотам относятся диаминомонокарбоновые – лизин, аргинин.

Если пропустить постоянный ток через раствор, содержащий нескольких аминокислот, то каждая кислота в зависимости от ее природы и рН среды будет двигаться к катоду или к аноду, причем с различной скоростью передвижения. Таким образом, такое разделение аминокислот, основанное на изменении рН среды, называется электрофорезом.

Природа радикалов аминокислот играет важную роль в

формировании структуры белков и выполнении ими биологических функций.

140

8.4. Химические свойства аминокислот

Аминокислоты, как амфотерные соединения, образуют соли

как при действии кислоты, так и при действии щелочи:

NaOH CH2–COONa + H2O

CH2–COOH

глицинат натрия

глицин HCl CH

гидрохлорид глицина

–COOH Cl-.

Химические свойства аминокислот по карбоксильной группе характеризуются следующими реакциями. Аминокислоты реагируют с металлами и основными оксидами с образованием солей. При взаимодействии аминокислот со спиртами образуются сложные эфиры (реакция этерификации):

HCl, газ

CH2– COOH + C2H5OH → CH2– COOC2H5 + H2O.

׀ ׀

NH2 NH

этиловый эфир 2-аминоуксусной кислоты

Реакции аминокислот с аммиаком сопровождаются образо-

ванием амидов:

R – CH-COOH + NH3 → R – CH – CONH2 + H2O.

׀ ׀

NH2 NH

При сухой перегонке в присутствии гидроксида бария аминокислоты декарбоксилируются с образованием аминов:

R – CH-COOH + NH3 → R – CH2– NH2 + H2O.

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1314 / 1614 15 16 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]