Химические свойства аминокислот как гетерофункциональных соединений

Важная и проверенная информация на тему: "химические свойства аминокислот как гетерофункциональных соединений" от профессионалов для спортсменов и новичков.

Химические свойства аминокислот как гетерофункциональных соединений

Химические свойства аминокислот

Реакции по карбоксильной группе

Декарбоксилирование карбоновых кислот легко протекает, если в a-положении к карбоксилу находится электроноакцепторная группа как, например, СООН (см. главу Дикарбоновые кислоты), NO2, CCl3 и другие. В аминокислотах таким электроноакцептором служит аммониевая группа NH3 + . Реакцию осуществляют при нагревании a-аминокислот в присутствии солей Cu(II) и поглотителей углекислого газа (Ba(OH)2).

В живых организмах этот процесс протекает под действием ферментов – декарбоксилазы и пиридоксальфосфата и приводит к образованию биогенных аминов.

В присутствии окислителей дезаминирование не останавливается на стадии образования амина, протекает окисление аминогруппы до иминогруппы и последующий гидролиз с образованием альдегида.

Этерификация аминокислот спиртами катализируется газообразным хлороводородом. Образующиеся при этом аммониевые соли сложных эфиров аминокислот превращают в нейтральные соединения, действуя на них органическими основаниями, например, триэтиламином.

Наличие двух функциональных групп в молекуле аминокислоты обусловливает реакцию межмолекулярного ацилирования с образованием амидов. Образующаяся связь называется пептидной, а соединения – пептидами или полипептидами. (см. Белки).

Отношение аминокислот к нагреванию

Аминокислоты с различным взаимным расположением амино- и карбоксильных групп при нагревании ведут себя различно. α-Аминокислоты димеризуются и образуют циклические продукты дикетопиперазины. При этом протекает взаимное ацилирование аминогруппы одной молекулы аминокислоты карбоксильной группой другой молекулы.

γ -Аминокислоты при нагревании превращаются в лактамы – продукты внутримолекулярного ацилирования аминогруппы карбоксилом.

β-Аминокислоты отщепляют молекулу аммиака и дают α,β-непредельные кислоты.

Замыкание β-лактамного цикла происходит при взаимодействии β-аминокислот с дициклогексилкарбодиимдом (ДЦК).

Нингидринная реакция (реакция Руэманна)

При кратковременном нагревании α-аминокислот с нингидрином в воде наблюдается изменение окраски раствора с бесцветного на фиолетовый за счет образования нингидринного пигмента (пурпура Руэманна). Эта качественная реакция используется для визуальной идентификации a-аминокислот на тонкослойных и бумажных хроматограммах.

α-Аминокислоты образуют с катионами металлов внутрикомплексные соли. Например, глицин реагирует со свежеосажденным гидроксидом меди, давая синий раствор глицината меди.

Подобно ариламинам ароматические аминокислоты алкилируются, ацилируются и диазотируются по аминогруппе. Аналогично другим замещенным карбоновым кислотам, ароматические аминокислоты превращаются в сложные эфиры и амиды по карбоксильной группе. Обратим внимание на некоторые специфические свойства антраниловой кислоты, позволяющие использовать ее в органическом синтезе. Так, она является исходным соединением в одном из самых удобных методов генерации дегидробензола. Диазотирование антраниловой кислоты алкилнитритами дает цвиттер-ионную соль диазония, которая термически или фотохимически разлагается с образованием дегидробензола.

В промышленности из антраниловой кислоты синтезируют индиго – синий кубовый краситель.

Аминокислоты

Характеристики и физические свойства аминокислот

Аминокислоты представляют собой твердые кристаллические вещества, характеризующиеся высокими температурами плавления и разлагающиеся при нагревании. Они хорошо растворяются в воде. Данные свойства объясняются возможностью существование аминокислот в виде внутренних солей (рис. 1).

Рис. 1. Внутренняя соль аминоуксусной кислоты.

[2]

Получение аминокислот

Исходными соединениями для получения аминокислот часто служат карбоновые кислоты, в молекулу которых вводится аминогруппа. Например, получение их из галогензамещенных кислот

Кроме этого исходным сырьем для получения аминокислот могут служить альдегиды (1), непредельные кислоты (2) и нитросоединения (3):

Химические свойства аминокислот

Аминокислота как гетерофункциональные соединения вступают в большинство реакций, характерных для карбоновых кислот и аминов. Наличие в молекулах аминокислот двух различных функциональных групп приводит к появлению ряда специфических свойств.

Аминокислоты – амфотерные соединения. Они реагируют как с кислотами, так и с основаниями:

Водные растворы аминокислот имеют нейтральную, щелочную и кислотную среду в зависимости от количества функциональных групп. Например, глутаминовая кислота образует кислый раствор, поскольку в её составе две карбоксильные группы и одна аминогруппа, а лизин – щелочной раствор, т.к. в её составе одна карбоксильная группа и две аминогруппы.

Две молекулы аминокислоты могут взаимодействовать друг с другом. При этом происходит отщепление молекулы воды и образуется продукт, в котором фрагменты молекулы связаны между собой пептидной связью (-CO-NH-). Например:

Полученное соединение называют дипептидом. Вещества, построенные из многих остатков аминокислот, называются полипептидами. Пептиды гидролизуются под действием кислот и оснований.

Применение аминокислот

Аминокислоты, необходимые для построения организма, как человек, так и животные получают из белков пищи.

γ-Аминомасляная кислота используется в медицине (аминалон / гаммалон) при психических заболеваниях; на её основе создан целый ряд ноотропных препаратов, т.е. оказывающих влияние на процессы мышления.

ε-Аминокапроновая кислота также используется в медицине (кровоостанавливающее средство), а кроме того представляет собой крупнотоннажный промышленный продукт, использующийся для получения синтетического полиамидного волокна – капрона.

Читайте так же:  Питание без спортивного питания

Антраниловая кислота используется для синтеза красителей, например синего индиго, а также участвует в биосинтезе гетероциклических соединений.

Примеры решения задач

Задание Напишите уравнения реакций аланина с: а) гидроксидом натрия; б) гидроксидом аммония; в) соляной кислотой. За счет каких групп внутренняя соль проявляет кислотные и основные свойства?
Ответ Аминокислоты часто изображают как соединения, содержащие аминогруппу и карбоксильную группу, однако с такой структурой не согласуются некоторые их физические и химические свойства. Строение аминокислот соответствует биполярному иону:

Запишем формулу аланина как внутренней соли:

Исходя из этой структурной формулы, напишем уравнения реакций:

Внутренняя соль аминокислоты реагирует с основаниями как кислота, с кислотами – как основание. Кислотная группа – N + H3, основная – COO — .

Задание При действии на раствор 9,63 г неизвестной моноаминокарбоновой кислоты избытком азотистой кислоты было получено 2,01 л азота при 748 мм. рт. ст. и 20 o С. Определите молекулярную формулу этого соединения. Может ли эта кислоты быть одной из природных аминокислот? Если да, то какая это кислота? В состав молекулы этой кислоты не входит бензольное кольцо.
Решение Напишем уравнение реакции:

Найдем количество вещества азота при н.у., применяя уравнение Клапейрона-Менделеева. Для этого температуру и давление выражаем в единицах СИ:

T = 273 + 20 = 293 K;

P = 101,325 × 748 / 760 = 99,7 кПа;

n(N2) = 99,7 × 2,01 / 8,31 × 293 = 0,082 моль.

По уравнению реакции находим количество вещества аминокислоты и её молярную массу.

Определим аминокислоту. Составим уравнение и найдем x:

14x + 16 + 45 = 117;

Из природных кислот такому составу может отвечать валин.

Химические свойства аминокислот как гетерофункциональных соединений

Аминокислотами называют гетерофункциональные соединения, содержащие одновременно аминогруппу и карбоксильную группы в составе одной молекулы. Классифицируют аминокислоты, основываясь на типе углеводородного радикала, на ароматические и алифатические, последние, в свою очередь, подразделяются на α-, β-, γ-, δ- и ω-аминокислоты, химические свойства которых ощутимо различаются.

Представители алифатических аминокислот

Наибольшее значение в химии имеют α-аминокислоты, в основном потому, что они являются мономерами белков – их можно назвать основой жизни. В состав важнейших α-аминокислот входят не только алифатические, но и ароматические и гетероароматические радикалы. Номенклатура аминокислот подразумевает использование названия соответствующей карбоновой кислоты в качестве основы, положение заместителей обозначают цифрами, начиная от карбонильного углерода (IUPAC), либо буквами греческого алфавита, начиная от соседнего атома углерода (рациональная). Широко используются и тривиальные названия. Тривиальные названия обычно связаны с источниками выделения аминокислот. Например, серин выделен из шелка (serieus (лат.) – шелковистый), тирозин – из сыра (tyros (греч.) – сыр). Для удобства написания полипептидных молекул используют сокращенные обозначения аминокислотных остатков.

Общее число встречающихся в природе α-аминокислот достигает 180, из них 20 постоянно присутствуют во всех белковых молекулах. Растения и некоторые микроорганизмы синтезируют все необходимые им аминокислоты. В животном организме некоторые аминокислоты синтезируются, некоторые – нет и должны поступать извне. Такие аминокислоты называют незаменимыми. К незаменимым относятся – валин, лизин, фенилалалнин, лейцин, треонин, триптофан, изолейцин, метионин.

Важнейшие α-аминокислоты

Сокращенное обозначение аминокислотного остатка

[1]

Ароматические и гетероциклические аминокислоты

Современная рациональная классификация основана на полярности радикалов.

В этой связи различают:

1. Аминокислоты с неполярными (гидрофобными) радикалами.

К ним относятся гидрофобные радикалы аланина, валина, лейцина, изолейцина, пролина, метионина, фенилаланина и триптофана. Радикалы этих аминокислот воду не притягивают, а стремятся друг к другу или к другим гидрофобным молекулам.

2. Аминокислоты с полярными (гидрофильными) радикалами.

К ним относятся серин, треонин, тирозин, аспарагин, глутамин и цистеин. В состав радикалов этих аминокислот входят полярные функциональные группы, образующие водородные связи с водой.

В свою очередь, эти аминокислоты делят на две группы:

1) способные к ионизации в условиях организма (ионогенные).

Например, при рН = 7 фенольная гидроксильная группа тирозина ионизирована на 0,01%; тиольная группа цистеина на 8%.

2) не способные к ионизации (неионогенные)

Например, гидроксильная группа треонина:

3. Аминокислоты с отрицательно заряженными радикалами.

К этой группе относят аспарагиновую и глутаминовую кислоты. Эти аминокислоты называют кислыми, так как они содержат дополнительную карбоксильную группу в радикале, которая диссоциирует с образованием карбоксилат-аниона. Полностью ионизированные формы этих кислот называют аспартатом и глутаматом:

К этой же группе иногда относят аминокислоты аспарагин и глутамин, содержащие карбоксамидную группу (СОNH2), как потенциальную карбоксильную группу, возникающую в процессе гидролиза.

Величины рKa β-карбоксильной группы аспарагиновой кислоты и γ-карбоксильной группы глутаминовой кислоты выше по сравнению с рKa α-карбоксильных групп и в большей степени соответствуют значениям рKa карбоновых кислот.

4. Аминокислоты с положительно заряженными радикалами

Читайте так же:  Польза л карнитина для организма

К ним относят лизин, аргинин и гистидин. У лизина есть вторая аминогруппа, способная присоединять протон:

У аргинина положительный заряд приобретает гуанидиновая группа:

Один из атомов азота в имидазольном кольце гистидина содержит неподеленную пару электронов, которая также может присоединять протон:

Эти аминокислоты называют оснóвными.

7.3 Способы получения α-аминокислот в условиях in vitro, химические свойства

1. Действие аммиака на α-галогенкислоты:

2. Циангидринный синтез:

3. Восстановление α-нитрокислот, оксимов или гидразонов
α-оксокислот:

4. Каталитическое восстановление оксокислот в присутствии аммиака:

Все природные α-аминокислоты, кроме глицина (NH2 CH2 COOH), имеют асимметрический атом углерода
(α-углеродный атом), а некоторые из них даже два хиральных центра, например, треонин. Таким образом, все аминокислоты могут существовать в виде пары несовместимых зеркальных антиподов (энантиомеров).

За исходное соединение, с которым принято сравнивать строение α-аминокислот, условно принимают D- и L-молочные кислоты, конфигурации которых, в свою очередь, установлены по D- и L-глицериновым альдегидам.

Все превращения, которые осуществляются в этих рядах при переходе от глицеринового альдегида к α-аминокислоте, выпол-няются в соответствии с главным требованием они не создают новых и не разрывают старых связей у асимметрического центра.

Для определения конфигурации α-аминокислоты в качестве эталона часто используют серин (иногда аланин). Конфигурации их так же выведены из D- и L-глицериновых альдегидов:

Природные аминокислоты, входящие в состав белков, относятся к L-ряду. D-формы аминокислот встречаются сравнительно редко, они синтезируются только микроорганизмами и называются «неприродными» аминокислотами. Животными организмами D-аминокислоты не усваиваются. Интересно отметить действие D- и L-аминокислот на вкусовые рецепторы: большинство аминокислот L-ряда имеют сладкий вкус, а аминокислоты D-ряда горькие или безвкусные.

Без участия ферментов самопроизвольный переход L-изомеров в D-изомеры с образованием эквимолярной смеси (рацемическая смесь) осуществляется в течение достаточно длительного промежутка времени.

Рацемизация каждой L-кислоты при данной температуре идет с определенной скоростью. Это обстоятельство можно использовать для установления возраста людей и животных. Так, например, в твердой эмали зубов имеется белок дентин, в котором L-аспартат переходит в D-изомер при температуре тела человека со скоростью 0,01% в год. В период формирования зубов в дентине содержится только L-изомер, поэтому по содержанию D-аспартата можно рассчитать возраст человека или животного.

Физические свойства аминокислот

Во-первых, в противоположность аминам и карбоновым кислотам аминокислоты представляют собой нелетучие кристаллические вещества, плавящиеся с разложением при близких и довольно высоких температурах, поэтому идентификации аминокислот по температурам плавления достаточно затруднительна.

Во-вторых, аминокислоты очень плохо растворимы в неполярных растворителях типа петролейного эфира, диэтилового эфира, бензола и хорошо растворимы в воде.

В-третьих, в водных растворах аминокислоты имеют высокие дипольные моменты.

В-четвертых, константы кислотности и основности для групп СООН и NH2 необычайно малы. Так, для глицина константа кислотности Ka = 1,6.10 10 , а константа основности Kb = 2,5.10 12 ; в то время как для большинства карбоновых кислот Ka 10 5 а для алифатических аминов Kb 10 4 .Все эти свойства вполне объяснимы,если принять во внимание тот факт, что 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.

Кислотно-основные свойства также становятся понятными, если учесть, что измеряемая Ka в действительности относится к кислотности иона RNH3 + :

а константа основности (Kb) в действительности относится к основности карбоксилат-иона.

[3]

При подщелачивании раствора аминокислоты диполярный ион I превращается в анион II, так как более сильное основание (гидроксильный ион) отрывает протон от иона аммония и образуется более слабое основание амин.

Если подкислить раствор аминокислоты, ион I превратится в катион III, так как более сильная кислота Н3О + отдает протон карбоксилат-иону и образуется более слабая кислота:

Необходимо отметить, что ионы II и Ш, содержащие свободную аминогруппу или свободную карбоксильную группу, находятся в равновесии с диполярным ионом:

Однако следует иметь в виду, что в данном равновесии участвует также определенное (хотя и небольшое) количество незаряженных молекул аминокислот.

Видео (кликните для воспроизведения).

Изоэлектрическая точка аминокислот.

Если раствор аминокислоты поместить в электрическое поле, то в зависимости от активной реакции среды будет наблюдаться следующая картина: в кислой среде ион аминокислоты мигрирует к катоду, а в щелочной к аноду. Если при определенном рН среды концентрация катионов станет равной концентрации анионов, то никакого движения аминокислоты происходить не будет.

Среда
Сильнокислая Нейтральная Сильнощелочная
I. Аминокислоты с недиссоциирующими радикалами
Заряд: +1
II. Аминокислоты, содержащие в радикале анионные группы
Заряд: +1
III. Аминокислоты, содержащие в радикале катионные группы
Заряд: +2 +1

Концентрация ионов водорода (pH), при которой аминокислота не перемещается в электрическом поле, называется изоэлектрической точкой данной аминокислоты (рI).

Читайте так же:  Можно ли протеин девушкам

Изоэлектрическая точка аминокислоты зависит от кислотности группы NH3 + , основности карбоксилат-аниона, природы радикала и присутствия в молекуле кислоты любой дополнительной основной или кислотной группы.При пропускании постоянного тока через раствор, содержащий смесь нескольких аминокислот, каждая из них будет двигаться к катоду или к аноду со скоростью, зависящей от природы этой аминокислоты и от рН среды. Разделение и анализ смесей амино-кислот, основанное на этом явлении, называется электрофорезом.

Химические свойства аминокислот. Амфотерность аминокислот.

Наличие в молекуле аминокислоты функциональных групп кислотного и основного характера обусловливает амфотерность аминокислот. Подобно любому амфотерному соединению, аминокислоты образуют соли как при действии кислоты, так и при действии щелочи.

Аминокислоты, будучи гетерофункциональными соединениями, должны проявлять свойства как одной, так и другой функциональной группы.

Последнее изменение этой страницы: 2017-02-08; Нарушение авторского права страницы

Химические свойства аминокислот как гетерофункциональных соединений

Большинство аминокислот можно получить в результате химических реакций или при гидролизе белков.

1. Из карбоновых кислот через их галогенопроизводные в радикале

Галогенирование карбоновых кислот

Взаимодействие α-галогенкарбоновых кислот с избытком аммиака (аммонолиз)

На второй стадии происходит замещение атома галогена в галогенкарбоновых кислотах на аминогруппу. Выделяющийся при этом хлороводород связывается избытком аммиака в хлорид аммония:

2. Гидролиз пептидов и белков

α-Аминокислоты образуются при гидролизе пептидов и белков.

При гидролизе белков обычно образуются сложные смеси α-аминокислот, однако с помощью специальных методов из этих смесей можно выделять отдельные чистые аминокислоты.

3. Восстановление нитрозамещенных карбоновых кислот (применяется обычно для получения ароматических аминокислот)

4. Микробиологический синтез

Этот способ основан на способности специальных микроорганизмов вырабатывать в питательной среде в процессе жизнедеятельности определенную α-аминокислоту.

Специфические свойства поли- и гетерофункциональных соединений

Читайте также:

  1. B-адреномиметики. Фармакологические свойства. Показания к применению. Побочные эффекты.
  2. I. Средство, обладающее свойствами антигипоксанта и ноотропа
  3. III. Специфические проблемы стран Тропической Африки
  4. IV. Адгезионные свойства частиц.
  5. А-адреноблокаторы. Фармакологические свойства. Показания к применению. Побочные эффекты.
  6. А. Свойства и виды рецепторов. Взаимодействие рецепторов с ферментами и ионными каналами
  7. Алгоритм и его основные свойства
  8. Арифметическая середина и ее свойства
  9. Атаки, специфические для баз данных
  10. Биологически активные неорганические соединения (строение, свойства, участие в функционировании живых систем). Физико-химия поверхностных явлений и свойства дисперсных систем
  11. Биология как наука. Сущность жизни. Свойства живого. Уровни организации живого. Клеточная теория.
  12. Булевые функции и их свойства.

1. Поли- и гетерофункциональность, как фактор повышающий реакционную способность органических соединений.

2. Специфические свойства поли- и гетерофункциональных соединений:

– амфотерность образование внутримолекулярных солей.

– внутримолекулярная циклизация γ, δ, ε – гетерофункциональных соединений.

– межмолекулярная циклизация (лактиды и декетопипирозины)

– реакции элиминирования бета – гетерофункциональных

– таутомерия кето–енольная. Фосфоенолпируват, как

Поли- и гетерофункциональность, как причина появления специфических свойств у гидрокси-, амино- и оксокислот.

Наличие в молекуле нескольких одинаковых или разных функциональных групп составляет характерную черту биологически важных органических соединений. В молекуле может быть две и более гидроксильных групп, аминогрупп , карбоксильных групп. Например:

Важную группу веществ участников жизнедеятельности составляют гетерофункциональные соединения, имеющие попарное сочетание разных функциональных групп. Например:

• В алифатических соединениях все приведённые функциональные группы проявляют ЭА характер. За счёт влияния друг на друга у них взаимно усиливается реакционная способность. Например, в оксокислотах электрофильность усиливается каждого из двух карбонильных атомов углерода под влиянием -J другой функциональной группы, что ведёт к более легкому восприятию атаки нуклеофильными реагентами.

Поскольку I эффект затухает через 3–4 связи, то важным обстоятельством является близость расположения функциональных групп в углеводородной цепи. Гетерофункциональные группы могут находится у одного и того же атома углерода (альфа – расположение), или у разных атомов углерода как соседних(бета расположение), так и более удалённых друг от друга (гамма, дельта, эпсилон) расположения.

• Каждая гетерофункциональная группа сохраняет собственную реакционную способность, точнее гетерофункциональные соединения вступают как бы в «двойное» число химических реакций. При достаточном близком взаимном расположении гетерофункциональных групп происходит взаимное усиление реакционной способности каждой из них.

• При одновременном присутствии в молекуле кислотной и основной групп, соединение становятся амфотерным.

Взаимодействие гетерофункциональных групп

• В молекуле герофункциональных соединений могут содержатся группы, способные к взаимодействию друг с другом. Например, в амфотерных соединениях, как в альфа аминокислотах, возможно образование внутренних солей.

• По этому все альфа – аминокислоты встречаются в виде биополярных ионов и хорошо растворимы в воде.

• Кроме кислотно–основных взаимодействий становятся возможны и другие виды химических реакций. Например, реакции SN у SP2 гибрид атома углерода в карбонильной группе за счёт взаимодействия со спиртовой группой образование сложных эфиров, карбоксильной группы с аминогруппой (образование амидов).

Читайте так же:  Для чего нужен креатин

• В зависимости от взаимного расположения функциональных групп эти реакции могут протекать как внутри одной молекулы (внутримолекулярные), так и между молекулами (межмолекулярные).

• Поскольку в результате реакции образуется циклические амиды, сложные эфиры. то определяющим фактором становится термодинамическая устойчивость циклов. В связи с этим конечный продукт, как правило, содержит шестичленный или пятичленный циклы.

• Чтобы при внутримолекулярном взаимодействии образовался в пяти или шестичленный сложноэфирный (амидный) цикл, гетерофункциональное соединение должно иметь в молекуле гамма или сигма расположение. Тогда в клещевидной конформации они оказываются сближенными в пространстве и взаимодействуют друг с другом. Продуктами циклизации, например, гидроксикислот является лактоны, аминокислот– лактамы.

• Шестичленный цикл может быть составлен из 2 «трёхчленных секций», взятых от двух молекул. Этот случай осуществляется при межмолекулярном взаимодействии молекул с гетерофункциями в альфа – положении. Образующиеся при этом циклические сложные эфиры или амиды содержат по 2 сложноэфирной группе или по две амидных группы, их соответственно называют лактидами и дикетопиразинами

• Лактоны, лактиды, лактамы, дикетопипиразины сохраняя природу сложных эфиров или амидов, способны гидролизоватся с образованием исходных соединений.

Стремление к образованию термодинамически выгодных пяти и шестичсленных циклов лежит в основе ещё одного явления свойственного поли и гетерофункциональным соединениям, а именно хелатообразованию. Например, при расположении у соседних атомов двух гидроксильных групп появляется возможность образования хелатной соли металла, не только в силу кислотных свойств, а за счёт термодинамической выгодности хелата. Поскольку раствор хелата имеют синюю окраску, то образование этой соли служит качественной реакцией на наличие диольного фрагмента для обнаружения гетерофункциональных групп. Так альфа аминокислоты и многоатомные спирты дают синюю окраску при взаимодействии с Cu(OH)2.

Появление в гетерофункциональных соединениях СН – кислотного центра, бета – расположение гетерофункциональных групп предопределяет нахождение между ними СН2 группы, которая, испытывая влияние электроноакцепторных с двух сторон групп , превращается в СН – кислотный центр за счёт появления подвижного атома водорода.

• В связи с возникновением СН кислотного центра в непосредственном соседстве с двумя другими группами появляются новые возможности в осуществлении химических превращений с участием этого кислотного центра.

Ещё в 1877 году русским учёным П. Эльтековым, было сформулировано правило: соединения, в которых ОН–группа, находящаяся при атоме углерода, связанная кратной связью с другим атомом углерода, неустойчивы и изомеризуются в карбонильные соединения (альдегиды и кетоны). Это правило хорошо иллюстрируется на примере винного спирта, который образуется при гидратации ацетилена и сразу изомеризуется в уксусный альдегид.

Однако имеется много случаев, когда устойчивость енольной формы повышается за счёт факторов стабилизации, главными из которых является наличие сопряжённой системы и появление внутри молекулярных водородных связей.

• Кето-енольная таутомерия характерна для бета оксокислот,н-р

Декарбоксилирование гетерофункциональных карбоновых кислот

• Если по отношению к карбоксильной группе альфа или бета положении находятся ЭА заместитель, то тогда соединения способны к декарбоксилированию. Декарбоксилирование характерно для альфа и бета – аминокислот, оксокислот, а так же для ди- и трикарбоновых кислот.

• Пировиноградная кислота в организме декарбоксилируется по действием фермента, декарбоксилазы. С образованием «активного ацетальдегида», который окисляется в присутствии НАД+ и кофермента А в ацетилкофермент А.

Ацетоуксусная кислота уже при комнатной температуре медленно выделяет CO2, переходя через енольную форму ацетона в его кетонную форму. Такой процесс протекает в организме. Ацетон входит в группу «кетоновых тел». Процесс декарбоксилирования альфа аминокислот лежит в основе получения биогенных аминов. Декарбоксилированию подвергаются и альфа гидроксикислоты Например, салициловая кислота.

| следующая лекция ==>
Окисление и восстановление органических соединений | Конфигурация и конформация органических соединений

Дата добавления: 2014-01-04 ; Просмотров: 4354 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

ТЕМА: Гетерофункциональные соединения (аминоспирты, гидрокси- и аминокислоты, оксокислоты.

ЦЕЛЬ:Изучить строение, химические свойства гетерофункциональных соединений: аминоспиртов, гидроксикислот, аминокислот, оксокислот, которые проявляют выраженное биологическое действие и являются предшественниками биосинтеза ряда физиологически значимых соединений.

ЗНАТЬ:

1. Классификация и важнейшие представители природных соединений, включающих две и более характеристических групп (аминоспирты, катехоламины, гидрокси-, оксо- и аминокислоты).

2. Классифиция амино- оксо- и гидроксикислот в зависимости от взаимного расположения характеристических групп (a-, b-, g-, d- производные). Биологическое значение амино- оксо- и гидроксикислот.

3. Пути биосинтеза некоторых биоорганических соединений: этаноламина (коламина), холина, ацетилхолина, катехоламинов (дофамина, адреналина, норадреналина).

4. Описание центров основности, кислотности у амино- гидрокси-, и оксокислот.

5. Кето-енольная таутомерия (обратимая миграция атома водорода) у пировиноградной, ацетоуксусной кислоты, ацетилКоА.

Читайте так же:  Нехватка витамина д у женщин

6. Образование внутренней соли (бетаиновой структуры) у аминокислот.

7. Пространственное строение биоорганических соединений. Основы стереоизомерии амино- и гидроксикислот..

8. Общие и специфические свойства гетерофункциональных соединений.

9. Структура и применение в медицине функциональных производных п-аминофенола, п-аминобензойной кислоты, салициловой и п-аминосалициловой кислот, сульфаниловой кислоты.

УМЕТЬ:

1. Приводить схемы специфических реакций:

— образования лактидов и дикетопиперазинов для a-гидрокси- и a-аминокислот соответственно;

— элиминирования для b-гидрокси- и b-аминокислот;

— образования лактонов и лактамов для g-гидрокси- и g-аминокислот соответственно.

2. Представлять схему синтеза ацетилхолина, адреналина на основе коламина и фенилаланина соответственно.

3. Определять кислотно-основные центры в гетерофункциональных соединениях.

4. Приводить реакции алкилирования, ацилирования, окислительного гидроксилирования, декарбоксилирования с участием гетерофункциональных соединений.

5. Показывать кето-енольную таутомерию на примере пировиноградной, ацетоуксусной кислоты, ацетилКоА.

6. Осуществлять схемы синтеза синтетических лекарственных препаратов на основе производных бензола.

ВЛАДЕТЬ: навыкамипроведения специфических реакций с участиемгетерофункциональных соединений.

Обучающие упражнения

Задание 1Приведите формулы и систематические названия простейших гидрокси- и аминокислот.

Ответ:Старшей является карбокси-группа, которая определяет нумерацию углеводородной цепи. Младшие группы (гидрокси- и амино-) обозначаются префиксами, перед которыми ставится цифра, обозначающая их положение в цепи. Получаем:

Гликолевая (2-гидроксиэтановая к-та) Молочная (2-гидроксипропановая к-та)

Глицин (2-амино-этановая кислота) α-аланин (2-аминопропановая к-та)

Задание 2.Привести формулы систематические названия этаноламина (коламина) (I) и холина (II). Этаноламин и холин входят в структуру и определяют названия фосфолипидов (фосфатидилэтаноламина и фосфатидилхолина).являются предшественниками биосинтеза нейромедиатора — ацетилхолина.

Ответ:Старшей характеристической группой является гидрокси-группа, она определяет нумерацию углеродных атомов в соединении, для ее обозначения используется суффикс –ол. Для обозначения младшей группы используется префикс — амино-, группа называется первой (по алфавиту) с цифрой 2, указывающей ее положение в цепи. Получаем: 2-амино-этанол.

У холина в отличие от этаноламина амино-группа проалкилирована и замещена тремя метильными группами. В этом случае замещенная группа находится в виде соли аммония (является катионом) и обозначается как N,N,N-триметиламино.

(I)2-аминоэтанол(II)N,N,N-триметиламиноэтанол

Задание 3. Привести реакции гликолевой кислоты со спиртом и аммиаком.

Ответ: Взаимодействие происходит как по амино, так и по карбоксильной группе с образованием замещенного сложного эфира и амида.

Этиловый эфир 2-этоксиэтановой к-ты

Амид 2-аминоэтановой к-ты

Задание 4Привести реакцию ацилирования гликолевой кислоты.

Ответ.Ацилирование может быть проведено с использованием уксусного ангидрида или хлористого ацетила по схеме:

В условиях организма ацилирование осуществляется с помощью ацетилкоэнзима А или ацетилдифосфата

Задание 5.Приведите реакцию дегидратации яблочной кислоты, приводящую к образованию в организме фумаровой кислоты.

Ответ:

З адание 6. Написать схему синтеза ацетилхолина согласно схеме:

Ответ: Расшифровка цепочки превращений, приводящей к образованию ацетилхолина, приведена ниже. Продукт А- эпоксиэтан, В-этаноламин, С-холин, D- ацетилхолин. Ацетилхолин участвует в проведении нервных импульсов, определяет когнитивные способности организма (способность к обучению, запоминанию).

Задание 7.Приведите последовательность биохимических превращений, приводящих к биосинтезу ацетилхолина.

S-аденозилметионин
-СO2

Ответ:

S-аденозилметионин

Серин-незаменимая аминокислота.

Этаноламин (коламин) — один из важнейших аминоспиртов — входит в структуру фосфолипидов, лекарственных средств.

Холин— витаминоподобное вещество, регулирующее жировой обмен.

Ацетилхолин — нейромедиатор, участвует в передаче нервного импульса, определяет когнитивные способности организма.

Задание 8.Написать реакции внутри- и межмолекулярной конденсации a, b и g аминокислот.

Ответ:

а) a-аминокислоты при нагревании претерпевают межмолекулярную дегидратацию, при этом от двух молекул кислоты отщепляются две молекулы воды:

дикетопиперазин

б) b-аминокислоты при нагревании отщепляют аммиак с образованием непредельных кислот:

β-аминомасляная кислота кротоновая кислота

в) g — аминокислоты претерпевают внутримолекулярную дегидратацию:

γ-аминомасляная кислота бутиролактон или пирралидон-2

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Для студента самое главное не сдать экзамен, а вовремя вспомнить про него. 10050 —

| 7507 — или читать все.

185.189.13.12 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Видео (кликните для воспроизведения).

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Источники


  1. Домашнее лечение сахарного диабета. — М.: Антис, 2001. — 526 c.

  2. Погадаев, Г. И. Народные игры на уроках физической культуры и во внеурочное время. 1-11 классы / Г.И. Погадаев. — М.: Дрофа, 2017. — 144 c.

  3. Ланькова, Т. В. Врачевание питанием, здоровье и долголетие / Т.В. Ланькова, В.В. Ланьков. — М.: АСТ, 1998. — 400 c.
Химические свойства аминокислот как гетерофункциональных соединений
Оценка 5 проголосовавших: 1

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here