75. Химические свойства а-аминокислот. Реакции, идущие по nh2-группе.

Все входящие в состав живых организмов α-аминокислоты, кроме глицина, содержат асимметричный атом углерода (треонин и изолейцин содержат два асимметричных атома) и обладают оптической активностью. Почти все встречающиеся в природе α-аминокислоты имеют L-форму, и лишь L-аминокислоты включаются в состав белков, синтезируемых на рибосомах.

Данную особенность «живых» аминокислот весьма трудно объяснить, так как в реакциях между оптически неактивными веществами L и D-формы образуются в одинаковых количествах. Возможно, выбор одной из форм (L или D) — просто результат случайного стечения обстоятельств: первые молекулы, с которых смог начаться матричный синтез, обладали определенной формой, и именно к ним «приспособились» соответствующие ферменты.

Все аминокислоты амфотерные соединения, они могут проявлять как кислотные свойства, обусловленные наличием в их молекулах карбоксильной группы  —COOH, так иосновные свойства, обусловленные аминогруппой  —NH₂. Аминокислоты взаимодействуют с кислотами и щелочами:

NH₂ —CH₂ —COOH + HCl → HCl • NH₂ —CH₂ —COOH (хлороводородная соль глицина)

NH₂ —CH₂ —COOH + NaOH → H₂O + NH₂ —CH₂ —COONa (натриевая соль глицина)

Растворы аминокислот в воде благодаря этому обладают свойствами буферных растворов, т.е. находятся в состоянии внутренних солей.

NH₂ —CH₂COOH   N⁺H₃ —CH₂COO^-

Аминокислоты обычно могут вступать во все реакции, характерные для карбоновых кислот и аминов.

Этерификация:

NH₂ —CH₂ —COOH + CH₃OH → H₂O + NH₂ —CH₂ —COOCH₃ (метиловый эфир глицина)

Важной особенностью аминокислот является их способность к поликонденсации, приводящей к образованию полиамидов, в том числе пептидов, белков, нейлона, капрона.

Реакция образования пептидов:

HOOC —CH₂ —NH —H + HOOC —CH₂ —NH₂ → HOOC —CH₂ —NH —CO —CH₂ —NH₂ + H₂O

76. Химические свойства аланина. Реакции, идущие по карбоксильной группе.

Аланин (аминопропановая кислота) — алифатическая аминокислота. α-аланин входит в состав многих белков, β-аланин — в состав ряда биологически активных соединений.

Аланин легко превращается в печени в глюкозу и наоборот. Этот процесс носит название глюкозо-аланинового цикла и является одним из основных путей глюконеогенеза в печени.

• взаимодействие с основаниями

  • NH₂-C₂H₄-COOH + NaOH → NH₂-C₂H₄-COONa + H₂O

• взаимодействие с кислотами

  • NH₂-C₂H₄-COOH + HCl → HOOC-C₂H₄-NH₂•HCl

• взаимодействие со спиртами

  • NH₂-C₂H₄-COOH + C₂H₅OH → NH₂-C₂H₄-COО-С₂Н₅ + H₂O реакция этерификации

• образование пептидной связи

  • NH₂-C₂H₄-COOH + NH₂-C₂H₄-COOH → NH₂-C₂H₄-CO-NH-C₂H₄-COOH + H₂O

77. Отношение к нагреванию а,в,V аминокислот (дигидратация). Лактамы. Дикетопиперазины.

α-аминокислоты при нагревании димеризуются с образованием шестичленных циклических дикетопиперазинов

β-аминокислоты при нагревании отщепляют аммиак, превращаясь в α, β-непредельные кислоты, точнее, в их аммонийные соли

γ-аминокислоты претерпевают внутримолекулярную циклизацию,отщепляя молекулу воды с образованием внутреннего циклического амида (γ-лактама)

Лактам — циклический амид. Количество атомов в цикле может быть указано с помощью префиксов, например β-лактам (4-членный), γ-лактам (5-членный), δ-лактам (6-членный цикл). Также у многих лактамов есть исторически сложившиеся тривиальные названия, например γ-лактам — пирролидон, ε-лактам — капролактам.

Слева направо: β-лактам, γ-лактам, δ-лактам

Дикетопиперазины, шестичленные гетероциклические соединения, производные пиперазина. Дикетопиперазины - циклические ангидриды a-аминокислот: Дикетопиперазины - бесцветные кристаллы; нейтральные соединения, легко растворимые в горячей воде, трудно - в холодной. При гидролизе Дикетопиперазины образуются дипептиды, затем аминокислоты; натрием в спирте Дикетопиперазинывосстанавливаются до пиперазинов.   Дикетопиперазины могут быть получены циклизацией a-аминокислот или их эфиров, а также выделены из гидролизатов белков.