Mga espesyal na katangian ng mga amino acid. Mga amino acid
Ang mga amino acid ay nabibilang sa mga heterofunctional compound, i.e. mga sangkap na nagpapakita ng mga katangian ng dalawang klase ng mga compound. Sa inorganic na kimika, ang mga naturang compound ay tinatawag na amphoteric.
MGA PISIKAL NA KATANGIAN NG AMINO ACID
Sa mga tuntunin ng mga pisikal na katangian, ang mga amino acid ay naiiba nang husto mula sa kaukulang mga acid at base. Ang lahat ng mga ito ay mala-kristal na mga sangkap, mas mahusay na natutunaw sa tubig kaysa sa mga organikong solvent, at may medyo mataas na mga punto ng pagkatunaw; marami sa kanila ay may matamis na lasa. Malinaw na ipinahihiwatig ng mga katangiang ito ang parang asin na katangian ng mga compound na ito.
MGA CHEMICAL PROPERTY NG AMINO ACID
Ang mga kakaibang katangian ng pisikal at kemikal na mga katangian ng mga amino acid ay tinutukoy ng kanilang istraktura - ang presensya sa parehong oras ng dalawang functional na grupo na may magkasalungat na katangian: acidic at basic. Ang $\alpha$-amino acids ay amphoteric electrolytes. Ang pagkakaroon ng hindi bababa sa dalawang dissociating at magkasalungat na sisingilin na grupo, ang mga amino acid sa mga solusyon na may neutral na halaga ng pH ay halos palaging matatagpuan sa anyo ng mga bipolar ions, o zwitterions, kung saan ang magkasalungat na pagsingil ay spatial na pinaghihiwalay, halimbawa $H_3^+N-CH_2-CH_2-COO^-$.
Ito ay ang amphotericity ng mga amino acid na tumutukoy sa kanilang pinaka-katangian na mga katangian.
1. Mga katangian ng acid lumilitaw ang mga amino acid sa pamamagitan ng pangkat ng carboxyl sa kanilang kakayahang makipag-ugnayan, halimbawa, sa alkalis:
o pumasok sa isang reaksyon ng esteripikasyon sa mga alkohol upang bumuo ng mga ester:
2. Mga pangunahing katangian lumilitaw ang mga amino acid sa pamamagitan ng amino group sa kanilang kakayahang makipag-ugnayan sa mga acid, na bumubuo ng mga kumplikadong ion ayon sa mekanismo ng donor-acceptor:
3. Amphotericity ng amino acids ay ipinahayag din sa kanilang kakayahang bumuo ng isang bipolar ion sa solusyon bilang isang resulta ng dissociation - isang panloob na asin, at pinaka-mahalaga, dahil sa amphotericity, ang mga amino acid ay maaaring pumasok sa mga reaksyon ng polycondensation sa bawat isa. bumubuo polypeptides at protina:
KUALITATIVE (KULAY) REAKSYON SA AMINO ACIDS AT PROTEINS
Ang mga husay na reaksyon ng kulay ay maaaring nahahati sa dalawang uri: unibersal At tiyak. Ang mga pangkalahatang reaksyon ay kinabibilangan ng mga nagbibigay ng kulay sa pagkakaroon ng anumang mga protina.
Ang mga partikular na reaksyon ay nagpapatunay sa pagkakaroon ng isang partikular na amino acid. Ang lahat ng mga reaksyon ng husay ay maaaring maobserbahan gamit ang halimbawa ng isang solusyon sa puti ng itlog, na isang multicomponent na halo ng mga amino acid:
UNIVERSAL COLOR REACTIONS
1 . Biuret reaction - isang unibersal na reaksyon sa lahat ng mga protina at peptides, dahil ito ay isang reaksyon sa peptide bond. Kinakatawan ang pakikipag-ugnayan ng isang alkaline na solusyon biuret($(H_2NC(O))_2NH$ na may solusyon ng copper sulfate sa pagkakaroon ng sodium hydroxide (Fehling's reagent) .
Maraming mga sangkap na naglalaman ng hindi bababa sa dalawang grupo ng amide sa molekula, amides at imides ng mga amino acid at ilang iba pang mga compound ay pumapasok sa isang reaksyon na katulad ng biuret. Ang mga produkto ng reaksyon sa kasong ito ay kulay violet o asul.
Sa ilalim ng mga kondisyon ng reaksyon ng biuret, ang mga protina ay nagbibigay ng isang kulay-lila na kulay, na ginagamit para sa kanilang pagsusuri ng husay at dami. Ang reaksyon ng biuret ay sanhi ng pagkakaroon ng mga peptide bond sa mga protina, na sa isang alkaline na kapaligiran ay bumubuo ng mga makulay na salt-like copper complex na may copper (II) sulfate.
2. Ninhydrin reaction - reaksyon ng kulay sa mga α-amino acid, na isinasagawa sa pamamagitan ng pag-init ng huli sa labis na alkaline na solusyon ninhydrin(1,2,3-indantrione hydrate).
Ang tambalang nabuo bilang isang resulta ng reaksyon (diketohydrinimine - ang pinakakaliwang produkto ng reaksyon sa figure) ay may kulay-lila-asul na kulay. Ito ay ginagamit para sa colorimetric quantitative determination ng $\alpha$-amino acids, kasama sa mga awtomatikong amino acid analyzer.
MGA TIYAK NA KULAY NA REAKSIYON
1. Reaksyon ng Schultz-Raspailly(Isinasagawa nang katulad Reaksyon ni Adamkiewicz, lamang sa pagdaragdag ng glyoxylic acid) - ay isang tiyak na reaksyon sa isang amino acid tryptophan- pakikipag-ugnayan ng isang egg white solution na may 10% sucrose solution at isang pantay na dami ng concentrated $H_2SO_4$. Sa interface ng dalawang likido, a singsing na pula-lila(kapag pinainit sa isang paliguan ng tubig, mas mabilis ang reaksyon - ang pangunahing bagay ay hindi paghaluin ang mga likido).
2 . reaksyon ni Milo- ginagamit para sa pagtuklas tyrosine, na naglalaman ng phenolic hydroxyl. Kapag ang reagent ni Milon ay idinagdag sa isang solusyon sa protina (isang solusyon ng $HgNO_3$ at $Hg(NO_3)_2$ sa dilute na nitric acid $HNO_3$ na naglalaman ng admixture ng nitrous acid $HNO_2$), isang precipitate ang nabuo, unang kulay pink at pagkatapos ay kulay lila-pula. Ang pag-init sa $50^\circ C$ ay nagpapabilis sa reaksyong ito.
3. Ksreaksyon ng antoprotein - ay isang tiyak na reaksyon at ginagamit upang makita ang $\alpha$-amino acids na naglalaman ng radical aromatic cycle, Halimbawa phenylalanine. Upang maisakatuparan ito, ang concentrated nitric acid $HNO_3$ ay idinaragdag sa solusyon ng protina hanggang sa huminto ang pagbuo ng precipitate, na nagiging dilaw kapag pinainit. Ang pangkulay ay nangyayari bilang isang resulta ng nitrasyon ng mga mabangong singsing ng mga residue ng amino acid ng protina (tyrosine at tryptophan). Kapag ang labis na alkali ay idinagdag sa isang pinalamig na likido, lumilitaw ang isang kulay kahel na kulay dahil sa pagbuo ng mga nitronic acid salts.
4. Foll reaction sa sulfur-containing amino acids (cysteine, methionine)- pakikipag-ugnayan ng isang egg white solution na may 30% NaOH solution at 5% lead acetate solution - $Pb(CH_3COO)_2$. Kapag pinainit ng mahabang panahon, ang likido ay nagiging kayumanggi at isang itim na namuo ng lead sulfide ay namuo.
Ang kemikal na pag-uugali ng mga amino acid ay tinutukoy ng dalawang functional na grupo -NH 2 at -COOH. Ang mga amino acid ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga reaksyon sa pangkat ng amino, pangkat ng carboxyl at sa radikal na bahagi, at depende sa reagent, ang pakikipag-ugnayan ng mga sangkap ay maaaring mangyari sa pamamagitan ng isa o higit pang mga sentro ng reaksyon.
Amphoteric na kalikasan ng mga amino acid. Ang pagkakaroon ng parehong acidic at isang pangunahing grupo sa molekula, ang mga amino acid sa mga may tubig na solusyon ay kumikilos tulad ng mga tipikal na amphoteric compound. Sa mga acidic na solusyon ay nagpapakita sila ng mga pangunahing katangian, tumutugon bilang mga base, sa mga alkalina na solusyon - bilang mga acid, ayon sa pagkakabanggit ay bumubuo ng dalawang grupo ng mga asin:
Dahil sa amphotericity nito sa isang buhay na organismo, ang mga amino acid ay gumaganap ng papel ng mga buffer substance na nagpapanatili ng isang tiyak na konsentrasyon ng mga hydrogen ions. Ang mga solusyon sa buffer na nakuha sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng mga amino acid na may malakas na base ay malawakang ginagamit sa bioorganic at chemical practice. Ang mga asin ng mga amino acid na may mga mineral na acid ay mas natutunaw sa tubig kaysa sa mga libreng amino acid. Ang mga asin na may mga organic na acid ay bahagyang natutunaw sa tubig at ginagamit upang makilala at paghiwalayin ang mga amino acid.
Mga reaksyon na dulot ng pangkat ng amino. Sa pakikilahok ng amino group, ang mga amino acid ay bumubuo ng mga ammonium salt na may mga acid, ay acylated, alkylated. , tumutugon sa nitrous acid at aldehydes ayon sa sumusunod na pamamaraan:
Ang alkylation ay isinasagawa kasama ang pakikilahok ng R-Ha1 o Ar-Hal:
Sa reaksyon ng acylation, ginagamit ang mga acid chloride o acid anhydride (acetyl chloride, acetic anhydride, benzyloxycarbonyl chloride):
Ang mga reaksyon ng acylation at alkylation ay ginagamit upang protektahan ang pangkat ng NH 2 ng mga amino acid sa panahon ng synthesis ng mga peptides.
Mga reaksyon na dulot ng isang pangkat ng carboxyl. Sa pakikilahok ng pangkat ng carboxyl, ang mga amino acid ay bumubuo ng mga asing-gamot, ester, amide, at acid chlorides alinsunod sa pamamaraan na ipinakita sa ibaba:
Kung sa a-carbon atom sa hydrocarbon radical mayroong isang electron-withdrawing substituent (-NO 2, -CC1 3, -COOH, -COR, atbp.) na nagpo-polarize sa C®COOH bond, pagkatapos ay madaling dumaan ang mga carboxylic acid. mga reaksyon ng decarboxylation. Ang decarboxylation ng mga a-amino acid na naglalaman ng isang + NH 3 na grupo bilang isang substituent ay humahantong sa pagbuo ng biogenic amines. Sa isang buhay na organismo, ang prosesong ito ay nangyayari sa ilalim ng pagkilos ng enzyme decarboxylase at bitamina pyridoxal phosphate.
Sa mga kondisyon ng laboratoryo, ang reaksyon ay isinasagawa sa pamamagitan ng pag-init ng isang a-amino acid sa pagkakaroon ng CO 2 absorbers, halimbawa, Ba(OH) 2.
Ang decarboxylation ng b-phenyl-a-alanine, lysine, serine at histidine ay gumagawa ng phenamine, 1,5-diaminopentane (cadaverine), 2-aminoethanol-1 (colamine) at tryptamine, ayon sa pagkakabanggit.
Mga reaksyon ng mga amino acid na kinasasangkutan ng isang side group. Kapag ang amino acid tyrosine ay nitrayd ng nitric acid, nabuo ang isang dinitro derivative compound, may kulay na orange (xanthoprotein test):
Ang mga pagbabagong redox ay nagaganap sa cysteine-cystine system:
2HS CH 2 CH(NH 2)COOH ¾¾¾® HOOCCH(NH 2)CH 2 S-S CH2CH(NH2)COOH
HOOCCH(NH 2)CH 2 S-S CH 2 CH(NH 2)COOH ¾¾¾® 2 NS CH2CH(NH2)COOH
Sa ilang mga reaksyon, ang mga amino acid ay tumutugon sa parehong mga functional na grupo nang sabay-sabay.
Ang pagbuo ng mga complex na may mga metal. Halos lahat ng a-amino acid ay bumubuo ng mga complex na may divalent na mga ion ng metal. Ang pinaka-matatag ay kumplikadong panloob na mga asin na tanso (mga chelate compound), na nabuo bilang isang resulta ng pakikipag-ugnayan sa tanso (II) hydroxide at may kulay na asul:
Pagkilos ng nitrous acid sa aliphatic amino acids ay humahantong sa pagbuo ng hydroxy acids, sa aromatic amino acids - diazo compounds.
Ang pagbuo ng mga hydroxy acid:
Reaksyon ng diazotization:
(diazo compound)
1. sa paglabas ng molecular nitrogen N2:
2. nang walang paglabas ng molecular nitrogen N2:
Ang chromophore group ng azobenzene -N=N sa mga azo compound ay nagdudulot ng dilaw, dilaw, orange o iba pang mga kulay ng mga sangkap kapag hinihigop sa nakikitang rehiyon ng liwanag (400-800 nm). Auxochrome na pangkat
Binabago at pinapaganda ng COOH ang kulay dahil sa π, π - conjugation sa π - electronic system ng pangunahing grupo ng chromophore.
Kaugnayan ng mga amino acid sa init. Kapag pinainit, ang mga amino acid ay nabubulok upang bumuo ng iba't ibang mga produkto depende sa kanilang uri. Kapag pinainit a-amino acids Bilang resulta ng intermolecular dehydration, nabuo ang cyclic amides - diketopiperazines:
valine (Val) diisopropyl derivative
diketopiperazine
Kapag pinainit b-amino acids Ang ammonia ay nahahati mula sa kanila upang bumuo ng α, β-unsaturated acids na may conjugated system ng double bonds:
β-aminovaleric acid penten-2-oic acid
(3-aminopentanoic acid)
Pagpainit g- at d-amino acids sinamahan ng intramolecular dehydration at pagbuo ng panloob na cyclic amides - lactams:
γ-aminoisovaleric acid γ-aminoisovaleric lactam
(4-amino-3-methylbutanoic acid) acids
Batay sa likas na katangian ng mga substituent ng hydrocarbon, ang mga amin ay nahahati sa
Pangkalahatang mga tampok na istruktura ng mga amine
Tulad ng sa molekula ng ammonia, sa molekula ng anumang amine ang nitrogen atom ay may nag-iisang pares ng electron na nakadirekta sa isa sa mga vertices ng distorted tetrahedron:
Para sa kadahilanang ito, ang mga amin, tulad ng ammonia, ay makabuluhang nagpahayag ng mga pangunahing katangian.
Kaya, ang mga amine, katulad ng ammonia, ay gumanti nang pabalik-balik sa tubig, na bumubuo ng mahinang mga base:
Ang bono sa pagitan ng hydrogen cation at ng nitrogen atom sa molekula ng amine ay natanto gamit ang mekanismo ng donor-acceptor dahil sa nag-iisang pares ng elektron ng nitrogen atom. Ang mga saturated amine ay mas malakas na base kumpara sa ammonia, dahil sa gayong mga amin, ang mga hydrocarbon substituent ay may positibong inductive (+I) na epekto. Sa pagsasaalang-alang na ito, ang density ng elektron sa nitrogen atom ay tumataas, na nagpapadali sa pakikipag-ugnayan nito sa H + cation.
Ang mga aromatic na amines, kung ang pangkat ng amino ay direktang konektado sa aromatic ring, nagpapakita ng mas mahinang mga pangunahing katangian kumpara sa ammonia. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang nag-iisang pares ng elektron ng nitrogen atom ay inilipat patungo sa aromatic π-system ng benzene ring, bilang isang resulta kung saan ang density ng elektron sa nitrogen atom ay bumababa. Sa turn, ito ay humantong sa isang pagbawas sa mga pangunahing katangian, lalo na ang kakayahang makipag-ugnayan sa tubig. Halimbawa, ang aniline ay tumutugon lamang sa mga malakas na acid, ngunit halos hindi tumutugon sa tubig.
Mga kemikal na katangian ng saturated amines
Tulad ng nabanggit na, ang mga amine ay gumanti nang pabalik-balik sa tubig:
Ang mga may tubig na solusyon ng mga amin ay may alkalina na reaksyon dahil sa paghihiwalay ng mga nagresultang base:
Ang mga saturated amine ay tumutugon sa tubig na mas mahusay kaysa sa ammonia dahil sa kanilang mas malakas na mga pangunahing katangian.
Ang mga pangunahing katangian ng mga saturated amine ay tumaas sa serye.
Ang mga pangalawang saturated na amin ay mas malakas na base kaysa sa mga pangunahing saturated amine, na kung saan ay mas malakas na base kaysa sa ammonia. Tulad ng para sa mga pangunahing katangian ng mga tertiary amine, kung pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga reaksyon sa may tubig na mga solusyon, kung gayon ang mga pangunahing katangian ng mga tertiary amine ay ipinahayag na mas masahol pa kaysa sa mga pangalawang amin, at kahit na bahagyang mas masahol kaysa sa mga pangunahing. Ito ay dahil sa mga steric hindrances, na makabuluhang nakakaapekto sa rate ng amine protonation. Sa madaling salita, tatlong substituent ang "naghaharang" sa nitrogen atom at nakakasagabal sa pakikipag-ugnayan nito sa mga H + cation.
Pakikipag-ugnayan sa mga acid
Ang parehong mga libreng saturated amine at ang kanilang mga may tubig na solusyon ay tumutugon sa mga acid. Sa kasong ito, nabuo ang mga asin:
Dahil ang mga pangunahing katangian ng saturated amine ay mas malinaw kaysa sa ammonia, ang mga amin na ito ay tumutugon kahit na may mahinang mga acid, tulad ng carbonic acid:
Ang mga amine salt ay mga solido na lubos na natutunaw sa tubig at mahinang natutunaw sa mga non-polar na organikong solvent. Ang pakikipag-ugnayan ng mga amine salts na may alkalis ay humahantong sa pagpapalabas ng mga libreng amine, katulad ng pag-aalis ng ammonia kapag ang alkalis ay kumikilos sa mga ammonium salts:
2. Ang mga pangunahing saturated amine ay tumutugon sa nitrous acid upang mabuo ang kaukulang mga alkohol, nitrogen N2 at tubig. Halimbawa:
Ang isang tampok na katangian ng reaksyong ito ay ang pagbuo ng nitrogen gas, at samakatuwid ito ay husay para sa mga pangunahing amine at ginagamit upang makilala ang mga ito mula sa pangalawa at tersiyaryo. Dapat pansinin na kadalasan ang reaksyong ito ay isinasagawa sa pamamagitan ng paghahalo ng amine hindi sa isang solusyon ng nitrous acid mismo, ngunit sa isang solusyon ng asin ng nitrous acid (nitrite) at pagkatapos ay pagdaragdag ng isang malakas na mineral na acid sa pinaghalong ito. Kapag ang mga nitrite ay nakikipag-ugnayan sa malakas na mga acid ng mineral, ang nitrous acid ay nabuo, na pagkatapos ay tumutugon sa amine:
Sa ilalim ng mga katulad na kondisyon, ang mga pangalawang amine ay nagbibigay ng mga madulas na likido, na tinatawag na N-nitrosamines, ngunit ang reaksyong ito ay hindi nangyayari sa mga totoong USE test sa chemistry. Ang mga tertiary amine ay hindi tumutugon sa nitrous acid.
Ang kumpletong pagkasunog ng anumang mga amin ay humahantong sa pagbuo ng carbon dioxide, tubig at nitrogen:
Pakikipag-ugnayan sa mga haloalkanes
Kapansin-pansin na ang eksaktong parehong asin ay nakuha sa pamamagitan ng pagkilos ng hydrogen chloride sa isang mas pinalitan na amine. Sa aming kaso, kapag ang hydrogen chloride ay tumutugon sa dimethylamine:
Paghahanda ng mga amine:
1) Alkylation ng ammonia na may mga haloalkanes:
Sa kaso ng kakulangan sa ammonia, ang asin nito ay nakuha sa halip na amine:
2) Pagbawas ng mga metal (sa hydrogen sa serye ng aktibidad) sa isang acidic na kapaligiran:
na sinusundan ng paggamot sa solusyon na may alkali upang palabasin ang libreng amine:
3) Ang reaksyon ng ammonia sa mga alkohol kapag ipinapasa ang kanilang pinaghalong sa pamamagitan ng pinainit na aluminum oxide. Depende sa mga proporsyon ng alkohol/amine, ang pangunahin, pangalawa o tertiary na mga amin ay nabuo:
Mga kemikal na katangian ng aniline
Aniline - ang maliit na pangalan para sa aminobenzene, na mayroong formula:
Tulad ng makikita mula sa ilustrasyon, sa aniline molecule ang amino group ay direktang konektado sa aromatic ring. Ang ganitong mga amin, tulad ng nabanggit na, ay may mas kaunting mga pangunahing katangian kaysa sa ammonia. Kaya, sa partikular, ang aniline ay halos hindi tumutugon sa tubig at mga mahinang acid tulad ng carbonic acid.
Reaksyon ng aniline na may mga acid
Ang aniline ay tumutugon sa malakas at katamtamang lakas ng mga inorganikong acid. Sa kasong ito, nabuo ang mga phenylammonium salts:
Reaksyon ng aniline na may mga halogens
Gaya ng nasabi na sa pinakasimula ng kabanatang ito, ang grupo ng amino sa mga aromatic na amin ay iginuhit sa aromatic ring, na kung saan ay binabawasan ang density ng elektron sa nitrogen atom, at bilang resulta ay pinapataas ito sa aromatic ring. Ang pagtaas ng densidad ng elektron sa aromatic ring ay humahantong sa katotohanan na ang mga reaksyon ng pagpapalit ng electrophilic, sa partikular na mga reaksyon sa mga halogens, ay nagpapatuloy nang mas madali, lalo na sa mga posisyon ng ortho at para na nauugnay sa pangkat ng amino. Kaya, ang aniline ay madaling tumutugon sa bromine na tubig, na bumubuo ng isang puting precipitate ng 2,4,6-tribromoaniline:
Ang reaksyong ito ay husay para sa aniline at kadalasang pinapayagan itong makilala sa iba pang mga organikong compound.
Reaksyon ng aniline na may nitrous acid
Ang Aniline ay tumutugon sa nitrous acid, ngunit dahil sa pagiging tiyak at pagiging kumplikado ng reaksyong ito, hindi ito lumilitaw sa tunay na Pinag-isang State Exam sa kimika.
Mga reaksyon ng aniline alkylation
Gamit ang sunud-sunod na alkylation ng aniline sa nitrogen atom na may halogenated hydrocarbons, ang pangalawang at tertiary na mga amin ay maaaring makuha:
Pagkuha ng aniline
1. Pagbawas ng nitrobenzene ng mga metal sa pagkakaroon ng malakas na non-oxidizing acids:
C 6 H 5 -NO 2 + 3Fe + 7HCl = +Cl- + 3FeCl 2 + 2H 2 O
Cl - + NaOH = C 6 H 5 -NH 2 + NaCl + H 2 O
Anumang mga metal na matatagpuan bago ang hydrogen sa serye ng aktibidad ay maaaring gamitin bilang mga metal.
Reaksyon ng chlorobenzene na may ammonia:
C 6 H 5 −Cl + 2NH 3 → C 6 H 5 NH 2 + NH 4 Cl
Mga kemikal na katangian ng mga amino acid
Mga amino acid ay mga compound na ang mga molekula ay naglalaman ng dalawang uri ng functional group - amino (-NH 2) at carboxy- (-COOH) na mga grupo.
Sa madaling salita, ang mga amino acid ay maaaring ituring bilang mga derivatives ng mga carboxylic acid, sa mga molekula kung saan ang isa o higit pang mga hydrogen atom ay pinalitan ng mga amino group.
Kaya, ang pangkalahatang pormula ng mga amino acid ay maaaring isulat bilang (NH 2) x R(COOH) y, kung saan ang x at y ay kadalasang katumbas ng isa o dalawa.
Dahil ang mga molekula ng amino acid ay naglalaman ng parehong isang amino group at isang carboxyl group, sila ay nagpapakita ng mga kemikal na katangian na katulad ng parehong mga amine at carboxylic acid.
Mga acidic na katangian ng mga amino acid
Pagbubuo ng mga asing-gamot na may alkalis at alkali metal carbonates
Esterification ng mga amino acid
Ang mga amino acid ay maaaring tumugon sa esterification sa mga alkohol:
NH 2 CH 2 COOH + CH 3 OH → NH 2 CH 2 COOCH 3 + H 2 O
Mga pangunahing katangian ng mga amino acid
1. Pagbubuo ng mga asin kapag nakikipag-ugnayan sa mga acid
NH 2 CH 2 COOH + HCl → + Cl —
2. Pakikipag-ugnayan sa nitrous acid
NH 2 -CH 2 -COOH + HNO 2 → HO-CH 2 -COOH + N 2 + H 2 O
Tandaan: ang pakikipag-ugnayan sa nitrous acid ay nagpapatuloy sa parehong paraan tulad ng sa mga pangunahing amin
3. Alkylation
NH 2 CH 2 COOH + CH 3 I → + I —
4. Interaksyon ng mga amino acid sa isa't isa
Ang mga amino acid ay maaaring mag-react sa isa't isa upang bumuo ng mga peptides - mga compound na naglalaman sa kanilang mga molekula ng peptide bond –C(O)-NH-
Kasabay nito, dapat tandaan na sa kaso ng isang reaksyon sa pagitan ng dalawang magkakaibang amino acid, nang hindi sinusunod ang ilang mga tiyak na kondisyon ng synthesis, ang pagbuo ng iba't ibang mga dipeptides ay nangyayari nang sabay-sabay. Kaya, halimbawa, sa halip na ang reaksyon ng glycine na may alanine sa itaas, na humahantong sa glycylananine, ang reaksyon na humahantong sa alanylglycine ay maaaring mangyari:
Bilang karagdagan, ang molekula ng glycine ay hindi kinakailangang tumugon sa molekula ng alanine. Nagaganap din ang mga reaksyon ng peptization sa pagitan ng mga molekula ng glycine:
At alanine:
Bilang karagdagan, dahil ang mga molekula ng mga nagresultang peptide, tulad ng orihinal na mga molekula ng amino acid, ay naglalaman ng mga grupo ng amino at mga grupo ng carboxyl, ang mga peptide mismo ay maaaring tumugon sa mga amino acid at iba pang mga peptide dahil sa pagbuo ng mga bagong peptide bond.
Ang mga indibidwal na amino acid ay ginagamit upang makagawa ng mga sintetikong polypeptides o tinatawag na polyamide fibers. Kaya, sa partikular, gamit ang polycondensation ng 6-aminohexane (ε-aminocaproic) acid, ang nylon ay synthesize sa industriya:
Ang resultang naylon resin ay ginagamit upang makagawa ng mga hibla ng tela at plastik.
Ang pagbuo ng mga panloob na asing-gamot ng mga amino acid sa may tubig na solusyon
Sa mga may tubig na solusyon, ang mga amino acid ay nakararami sa anyo ng mga panloob na asin - bipolar ions (zwitterions):
Pagkuha ng mga amino acid
1) Reaksyon ng mga chlorinated carboxylic acid na may ammonia:
Cl-CH 2 -COOH + 2NH 3 = NH 2 -CH 2 -COOH + NH 4 Cl
2) Pagkasira (hydrolysis) ng mga protina sa ilalim ng pagkilos ng mga solusyon ng malakas na mineral acids at alkalis.
Kabilang sa mga organikong sangkap na naglalaman ng nitrogen ay may mga compound na may dalawahang pag-andar. Partikular na mahalaga sa kanila ay mga amino acid.
Humigit-kumulang 300 iba't ibang amino acid ang matatagpuan sa mga selula at tisyu ng mga nabubuhay na organismo, ngunit 20 ( α-amino acids ) ng mga ito ay nagsisilbing mga yunit (monomer) mula sa kung saan ang mga peptide at protina ng lahat ng mga organismo ay binuo (samakatuwid sila ay tinatawag na protina amino acids). Ang pagkakasunud-sunod ng lokasyon ng mga amino acid na ito sa mga protina ay naka-encode sa pagkakasunud-sunod ng nucleotide ng kaukulang mga gene. Ang natitirang mga amino acid ay matatagpuan kapwa sa anyo ng mga libreng molekula at sa nakagapos na anyo. Marami sa mga amino acid ay matatagpuan lamang sa ilang partikular na organismo, at may iba pa na matatagpuan lamang sa isa sa napakaraming uri ng inilarawang mga organismo. Karamihan sa mga microorganism at halaman ay synthesize ang amino acids na kailangan nila; Ang mga hayop at tao ay hindi kayang gumawa ng tinatawag na mahahalagang amino acid na nakuha mula sa pagkain. Ang mga amino acid ay kasangkot sa metabolismo ng mga protina at carbohydrates, sa pagbuo ng mga compound na mahalaga para sa mga organismo (halimbawa, purine at pyrimidine base, na isang mahalagang bahagi ng mga nucleic acid), sila ay bahagi ng mga hormone, bitamina, alkaloid, pigment. , toxins, antibiotics, atbp.; Ang ilang mga amino acid ay nagsisilbing mga tagapamagitan sa paghahatid ng mga nerve impulses.
Mga amino acid- mga organikong amphoteric compound, na kinabibilangan ng mga carboxyl group - COOH at amino group -NH 2 .
Mga amino acid ay maaaring ituring bilang mga carboxylic acid, sa mga molekula kung saan ang hydrogen atom sa radical ay pinalitan ng isang amino group.
PAG-UURI
Ang mga amino acid ay inuri ayon sa kanilang mga katangian sa istruktura.1. Depende sa relatibong posisyon ng mga grupong amino at carboxyl, nahahati ang mga amino acid sa α-, β-, γ-, δ-, ε- atbp.
2. Depende sa bilang ng mga functional na grupo, ang acidic, neutral at pangunahing mga grupo ay nakikilala.
3. Batay sa likas na katangian ng hydrocarbon radical, nakikilala nila aliphatic(mataba), mabango, naglalaman ng asupre At heterocyclic mga amino acid. Ang mga amino acid sa itaas ay nabibilang sa mataba na serye.
Ang isang halimbawa ng isang aromatic amino acid ay para-aminobenzoic acid:
Ang isang halimbawa ng isang heterocyclic amino acid ay tryptophan, isang mahalagang α-amino acid.
NOMENCLATURE
Ayon sa sistematikong nomenclature, ang mga pangalan ng mga amino acid ay nabuo mula sa mga pangalan ng kaukulang mga acid sa pamamagitan ng pagdaragdag ng prefix amino at nagpapahiwatig ng lokasyon ng amino group na may kaugnayan sa carboxyl group. Pagnumero ng carbon chain mula sa carbon atom ng carboxyl group.
Halimbawa:
Ang isa pang paraan ng pagbuo ng mga pangalan ng mga amino acid ay madalas ding ginagamit, ayon sa kung saan ang prefix ay idinagdag sa maliit na pangalan ng carboxylic acid. amino na nagpapahiwatig ng posisyon ng pangkat ng amino sa pamamagitan ng isang titik ng alpabetong Griyego.
Halimbawa:
Para sa mga α-amino acidR-CH(NH2)COOH
Na gumaganap ng isang napakahalagang papel sa mga proseso ng buhay ng mga hayop at halaman, ang mga maliit na pangalan ay ginagamit.
mesa.
Amino Acid |
Dinaglat pagtatalaga |
Istraktura ng radical (R) |
Glycine |
Gly |
H- |
Alanin |
Ala (Ala) |
CH 3 - |
Valin |
Val |
(CH 3) 2 CH - |
Leucine |
Leu (Lei) |
(CH 3) 2 CH – CH 2 - |
Serin |
Ser |
OH-CH2- |
Tyrosine |
Tyr (Shooting Range) |
HO – C 6 H 4 – CH 2 - |
Aspartic acid |
Sinabi ni Asp |
HOOC – CH 2 - |
Glutamic acid |
Glu |
HOOC – CH 2 – CH 2 - |
Cysteine |
Cys (Cis) |
HS – CH 2 - |
Asparagine |
Asn (Asn) |
O = C – CH 2 – │ NH 2 |
Lysine |
Lys (Liz) |
NH 2 – CH 2 - CH 2 – CH 2 - |
Phenylalanine |
Sinabi ni Phen |
C 6 H 5 – CH 2 - |
Kung ang isang molekula ng amino acid ay naglalaman ng dalawang grupo ng amino, kung gayon ang prefix ay ginagamit sa pangalan nitodiamino-, tatlong pangkat ng NH 2 – triamino- atbp.
Halimbawa:
Ang pagkakaroon ng dalawa o tatlong pangkat ng carboxyl ay makikita sa pangalan ng suffix –diovy o -triic acid:
ISOMERIA
1. Isomerismo ng carbon skeleton
2. Isomerism ng posisyon ng mga functional na grupo
3. Optical isomerism
α-amino acid, maliban sa glycine NH 2 -CH 2 -COOH.
PISIKAL NA ARI-ARIAN
Ang mga amino acid ay mga mala-kristal na sangkap na may mataas (mahigit sa 250°C) na mga punto ng pagkatunaw, na kakaunti ang pagkakaiba sa mga indibidwal na amino acid at samakatuwid ay hindi karaniwan. Ang pagkatunaw ay sinamahan ng agnas ng sangkap. Ang mga amino acid ay lubos na natutunaw sa tubig at hindi matutunaw sa mga organikong solvent, na ginagawang katulad ng mga ito sa mga inorganic na compound. Maraming amino acid ang may matamis na lasa.
Tumatanggap
3. Microbiological synthesis. Ang mga mikroorganismo ay kilala na sa panahon ng kanilang mga proseso sa buhay ay gumagawa ng α - amino acids ng mga protina.
CHEMICAL PROPERTY
Ang mga amino acid ay amphoteric organic compounds; sila ay nailalarawan sa pamamagitan ng acid-base properties.
ako . Pangkalahatang pag-aari
1. Intramolecular neutralization → nabuo ang isang bipolar zwitterion:
Ang mga may tubig na solusyon ay electrically conductive. Ang mga katangiang ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang mga molekula ng amino acid ay umiiral sa anyo ng mga panloob na asing-gamot, na nabuo sa pamamagitan ng paglipat ng isang proton mula sa carboxyl patungo sa amino group:
zwitterion
Ang mga may tubig na solusyon ng mga amino acid ay may neutral, acidic o alkaline na kapaligiran depende sa bilang ng mga functional na grupo.
APLIKASYON
1) ang mga amino acid ay malawak na ipinamamahagi sa kalikasan;
2) ang mga molekula ng amino acid ay ang mga bloke ng gusali kung saan ang lahat ng mga protina ng halaman at hayop ay binuo; ang mga amino acid na kailangan para sa pagbuo ng mga protina ng katawan ay nakukuha ng mga tao at hayop bilang bahagi ng mga protina ng pagkain;
3) ang mga amino acid ay inireseta para sa matinding pagkapagod, pagkatapos ng matinding operasyon;
4) ginagamit ang mga ito sa pagpapakain sa mga may sakit;
5) ang mga amino acid ay kinakailangan bilang isang lunas para sa ilang mga sakit (halimbawa, ang glutamic acid ay ginagamit para sa mga sakit sa nerbiyos, histidine para sa mga ulser sa tiyan);
6) ang ilang mga amino acid ay ginagamit sa agrikultura upang pakainin ang mga hayop, na may positibong epekto sa kanilang paglaki;
7) may teknikal na kahalagahan: ang aminocaproic at aminoenanthic acid ay bumubuo ng mga sintetikong hibla - capron at enanth.
TUNGKOL SA PAPEL NG AMINO ACID
Pangyayari sa kalikasan at biological na papel ng mga amino acid
Paghahanap sa kalikasan at ang biological na papel ng mga amino acid
1.Eksibit ang mga amino acid mga katangian ng amphoteric at mga acid at amin, pati na rin ang mga partikular na katangian dahil sa magkasanib na presensya ng mga pangkat na ito. Sa mga may tubig na solusyon, ang AMK ay umiiral sa anyo ng mga panloob na asing-gamot (bipolar ions). Ang mga may tubig na solusyon ng mga monoaminomonocarboxylic acid ay neutral sa litmus, dahil ang kanilang mga molekula ay naglalaman ng pantay na bilang ng -NH 2 - at -COOH na mga grupo. Ang mga pangkat na ito ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa upang bumuo ng mga panloob na asin:
Ang nasabing molekula ay may magkasalungat na singil sa dalawang lugar: positibong NH 3 + at negatibo sa carboxyl –COO -. Kaugnay nito, ang panloob na asin ng AMK ay tinatawag na bipolar ion o Zwitter ion (Zwitter - hybrid).
Ang isang bipolar ion sa isang acidic na kapaligiran ay kumikilos tulad ng isang cation, dahil ang dissociation ng carboxyl group ay pinigilan; sa isang alkaline na kapaligiran - bilang isang anion. Mayroong mga halaga ng pH na partikular para sa bawat amino acid, kung saan ang bilang ng mga anionic na anyo sa solusyon ay katumbas ng bilang ng mga cationic form. Ang halaga ng pH kung saan ang kabuuang singil ng molekula ng AMK ay 0 ay tinatawag na isoelectric point ng AMK (pI AA).
Ang mga may tubig na solusyon ng mga monoaminodicarboxylic acid ay may acidic na reaksyon:
HOOC-CH 2 -CH-COOH « - OOC-CH 2 -CH–COO - + H +
Ang isoelectric point ng monoaminodicarboxylic acid ay nasa isang acidic na kapaligiran at ang mga naturang AMA ay tinatawag na acidic.
Ang mga diaminomonocarboxylic acid ay may mga pangunahing katangian sa mga may tubig na solusyon (ang paglahok ng tubig sa proseso ng dissociation ay dapat ipakita):
NH 2 -(CH 2) 4 -CH-COOH + H 2 O « NH 3 + -(CH 2) 4 -CH–COO - + OH -
Ang isoelectric point ng diaminomonocarboxylic acid ay nasa pH>7 at ang mga naturang AMA ay tinatawag na basic.
Ang pagiging bipolar ions, ang mga amino acid ay nagpapakita ng mga amphoteric na katangian: nagagawa nilang bumuo ng mga asin na may parehong mga acid at base:
Ang pakikipag-ugnayan sa hydrochloric acid HCl ay humahantong sa pagbuo ng asin:
R-CH-COOH + HCl ® R-CH-COOH
NH 2 NH 3 + Cl -
Ang pakikipag-ugnayan sa isang base ay humahantong sa pagbuo ng isang asin:
R-CH(NH 2)-COOH + NaOH ® R-CH(NH 2)-COONa + H 2 O
2. Ang pagbuo ng mga complex na may mga metal- kumplikadong chelate. Ang istraktura ng tansong asin ng glycol (glycine) ay maaaring kinakatawan ng sumusunod na formula:
Halos lahat ng tansong makukuha sa katawan ng tao (100 mg) ay nakatali sa mga protina (amino acids) sa anyo ng mga matatag na compound na ito na hugis claw.
3. Katulad ng ibang acids Ang mga amino acid ay bumubuo ng mga ester, halogen anhydride, amides.
4. Mga reaksyon ng decarboxylation nangyayari sa katawan na may pakikilahok ng mga espesyal na decarboxylase enzymes: ang nagresultang mga amin (tryptamine, histamine, serotinine) ay tinatawag na biogenic amines at mga regulator ng isang bilang ng mga physiological function ng katawan ng tao.
5. Pakikipag-ugnayan sa formaldehyde(aldehydes)
R-CH-COOH + H 2 C=O ® R-CH-COOH
Ang formaldehyde ay nagbubuklod sa pangkat ng NH 2, ang pangkat na -COOH ay nananatiling libre at maaaring ma-titrate ng alkali. Samakatuwid, ang reaksyong ito ay ginagamit para sa dami ng pagpapasiya ng mga amino acid (paraan ng Sørensen).
6. Pakikipag-ugnayan sa nitrous acid humahantong sa pagbuo ng mga hydroxy acid at paglabas ng nitrogen. Batay sa dami ng inilabas na nitrogen N2, ang dami ng nilalaman nito sa bagay na pinag-aaralan ay tinutukoy. Ginagamit ang reaksyong ito para sa quantitative determination ng mga amino acid (paraan ng Van-Slyke):
R-CH-COOH + HNO 2 ® R-CH-COOH + N 2 + H 2 O
Ito ay isa sa mga paraan upang ma-deaminate ang AMK sa labas ng katawan
7. Acylation ng mga amino acid. Ang amino group ng AMK ay maaaring ma-acylated sa acid chlorides at anhydride na nasa temperatura ng kuwarto.
Ang produkto ng naitala na reaksyon ay acetyl-α-aminopropionic acid.
Ang mga Acyl derivatives ng AMK ay malawakang ginagamit sa pag-aaral ng kanilang pagkakasunud-sunod sa mga protina at sa synthesis ng peptides (proteksyon ng amino group).
8.Mga partikular na katangian mga reaksyon na nauugnay sa pagkakaroon at magkaparehong impluwensya ng mga amino at carboxyl group - ang pagbuo ng mga peptides. Ang pangkalahatang pag-aari ng a-AMK ay proseso ng polycondensation, na humahantong sa pagbuo ng mga peptides. Bilang resulta ng reaksyong ito, ang mga bono ng amide ay nabuo sa lugar ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng pangkat ng carboxyl ng isang AMK at ng pangkat ng amino ng isa pang AMK. Sa madaling salita, ang mga peptide ay mga amida na nabuo bilang resulta ng pakikipag-ugnayan ng mga grupong amino at mga carboxyl ng mga amino acid. Ang amide bond sa naturang mga compound ay tinatawag na peptide bond (ipaliwanag ang istruktura ng peptide group at peptide bond: three-center p, p-conjugated system)
Depende sa bilang ng mga residue ng amino acid sa molekula, nakikilala ang di-, tri-, tetrapeptides, atbp. hanggang sa polypeptides (hanggang sa 100 AMK residues). Ang mga oligopeptide ay naglalaman ng mula 2 hanggang 10 AMK residues, ang mga protina ay naglalaman ng higit sa 100 AMK residues. Sa pangkalahatan, ang isang polypeptide chain ay maaaring katawanin ng diagram:
H 2 N-CH-CO-NH-CH-CO-NH-CH-CO-... -NH-CH-COOH
Kung saan ang R 1, R 2, ... R n ay mga radikal na amino acid.
Konsepto ng mga protina.
Ang pinakamahalagang biopolymer ng mga amino acid ay mga protina - mga protina. Mayroong tungkol sa 5 milyon sa katawan ng tao. iba't ibang mga protina na bumubuo sa balat, kalamnan, dugo at iba pang mga tisyu. Ang mga protina (protina) ay nakuha ang kanilang pangalan mula sa salitang Griyego na "protos" - una, pinakamahalaga. Ang mga protina ay gumaganap ng ilang mahahalagang tungkulin sa katawan: 1. Pag-andar ng konstruksyon; 2. Pag-andar ng transportasyon; 3. proteksiyon na function; 4. Catalytic function; 5. Hormonal function; 6. Nutritional function.
Ang lahat ng mga likas na protina ay nabuo mula sa mga monomer ng amino acid. Kapag ang mga protina ay na-hydrolyzed, isang halo ng AMK ay nabuo. Mayroong 20 sa mga AMK na ito.
4. Mapaglarawang materyal: pagtatanghal
5. Panitikan:
Pangunahing panitikan:
1. Bioorganic chemistry: aklat-aralin. Tyukavkina N.A., Baukov Yu.I. 2014
- Seitembetov T.S. Chemistry: textbook - Almaty: EVERO LLP, 2010. - 284 p.
- Bolysbekova S. M. Chemistry ng biogenic elements: textbook - Semey, 2012. - 219 p. : banlik
- Verentova L.G. Inorganic, physical at colloidal chemistry: textbook - Almaty: Evero, 2009. - 214 p. : may sakit.
- Pisikal at koloidal na kimika / Inedit ni A.P. Belyaev. - M.: GEOTAR MEDIA, 2008
- Verentseva L.G. Inorganic, physical at colloidal chemistry, (mga pagsusulit sa pagpapatunay) 2009
Karagdagang panitikan:
- Ravich-Scherbo M.I., Novikov V.V. Pisikal at koloidal na kimika. M. 2003.
2. Slesarev V.I. Chemistry. Mga batayan ng buhay na kimika. St. Petersburg: Khimizdat, 2001
3. Ershov Yu.A. Pangkalahatang kimika. Biophysical chemistry. Chemistry ng mga biogenic na elemento. M.: VSh, 2003.
4. Asanbaeva R.D., Ilyasova M.I. Mga teoretikal na pundasyon ng istraktura at reaktibiti ng mga biologically mahalagang organikong compound. Almaty, 2003.
- Gabay sa mga klase sa laboratoryo sa bioorganic chemistry, ed. SA. Tyukavkina. M., Bustard, 2003.
- Glinka N.L. Pangkalahatang kimika. M., 2003.
- Ponomarev V.D. Analytical chemistry bahagi 1, 2 2003
6. Mga tanong sa pagsubok (feedback):
1. Ano ang tumutukoy sa istraktura ng polypeptide chain sa kabuuan?
2. Ano ang nagiging sanhi ng denaturation ng protina?
3. Ano ang tawag sa isoelectric point?
4. Anong mga amino acid ang tinatawag na essential?
5. Paano nabubuo ang mga protina sa ating katawan?
- Ang pinaka-hindi pangkaraniwang mga bagay sa kalawakan (6 mga larawan) Ang pinakatanyag na mga bagay sa kalawakan
- Mga kagiliw-giliw na katotohanan tungkol sa ulam
- Ano ang Martini ginawa mula sa: produksyon teknolohiya at komposisyon Ano ang pagkakaiba sa pagitan ng komposisyon ng iba't ibang uri ng Martini
- Brodsky Joseph - talambuhay Joseph Brodsky talambuhay at personal