Химические свойства аминокислот.

Изомеры и гомологи.

Изомерия аминокислот определяется различным строением углеродной цепи и положением аминогруппы.

Широко распространены также названия аминокислот, в которых положения аминогруппы обозначаются буквами греческого алфавита. Так, 2-аминобутановую кислоту можно назвать также α-аминомасляной кислотой:

NH₂ –CH₂ –COOH NH₂ –CH₂ –CH₂ –COOH

аминоуксусная кислота β-аминопропиновая кислота

CH₃-CH-COOH

|

NH₂

α-аминопропиновая кислота

Разделяют α− и β -аминокислоты:

В природе встречаются в основном α -кислоты. В состав белков входят 19 аминокислот и одна аминокислота (С₅Н₉NO₂):

Межклассовыми изомерами для аминокислот являются нитросоединения R—NO₂.

Г О М О Л О Г И	NH2—CH2—COOH миноэтановая кислота (глицин)		CH3CH2NO2 нитроэтан
2-аминопропановая кислота -аминопропановая кислота (аланин)	NH2—CH2CH2—COOH 3-аминопропановая кислота -аминопропановая кислота		CH3CH2CH2—NO2 -нитропропан
2-аминобутановая кислота -аминобутановая кислота 2-аминомасляная кислота	3-аминобутановая кислота -аминобутановая кислота	2-амино-2-метилпропановая кислота	CH3CH2CH2CH2−NO2 1-нитробутан
	И З О М Е Р Ы

Аминокислоты обладают оптической активностью, так как содержат атомы углерода (асимметрические атомы), связанные с четырьмя различными заместителями (исключение составляет аминоуксусная кислота − глицин), и могут существовать в виде 2-х изомеров (энантиомеров), физические и химические свойства которых одинаковы, за исключением одного − способности вращать плоскость поляризованного луча в противоположные стороны. Направление вращения плоскости поляризации обозначается знаком (+) − правое вращение, (-) − левое вращение.

Различают D-аминокислоты и L-аминокислоты. Расположение аминогруппы NH₂ в проекционной формуле слева соответствует L-конфигурации, а справа − D-конфигурации. Знак вращения не связан с принадлежностью соединения к L- или D-ряду. Так, L-ceрин имеет знак вращения (−), а L-аланин − (+).

3. Получение α-аминокислот.

1. Из карбоновых кислот (заместив в их радикале атом водорода на галоген, а затем на аминогруппу при взаимодействии с аммиаком):

CH₃—CH₂—COOH + Cl₂ → CH₃—CHCl—COOH + HCl

H —CHCl—COOH + 3NH₃ → CH₃—CH(NH₂)—COONH₄ + NH₄Cl

CH₃—CH(NH₂)—COONH₄ + HCl → CH₃—CH(NH₂)—COOH + NH₄Cl

2. Кислотный гидролиз белков (обычно получают смесь аминокислот).

Свойства аминокислот.

Физические свойства аминокислот.

Аминокислоты представляют собой бесцветные кристаллические вещества, плавящиеся с разложением при температуре выше 200°С. Они растворимы в воде и мало растворимые в неполярных растворителях (например, нерастворимы в эфире). В зависимости от состава радикала R− они могут быть сладкими, горькими или безвкусными.

Химические свойства аминокислот.

1. Горение:

4NH₂CH₂COOH + 13O₂ → 8CO₂ + 10H₂O + 2N₂

2. Взаимодействие с водой:

NH₂CH₂COOH + H₂O ⁺NH₃CH₂COOH + OH⁻

NH₂CH₂COOH + H₂O NH₂CH₂COO⁻+ H₃O⁺

(NH₂CH₂COOH NH₂CH₂COO⁻ + H⁺)

Т.е. кислотно-основные превращение можно представить в виде:

Аминокислоты - амфотерные органические вещества. В водных растворах большинства аминокислот среда слабокислотная.

Так как аминокислоты в водных растворах ведут себя как типичные амфотерные соединения, то в живых организмах они играют роль буферных веществ, поддерживающих определенную концентрацию ионов водорода.

3. Группа −СООН (карбоксильная группа) определяет кислотные свойства этих соединений. Реакции с растворами щелочей:

NH₂CH₂COOH + NaOH → NH₂CH₂COO−Na + H₂O

аминоацетат натрия

4. Реагируют как кислоты со спиртами в присутствие газообразного HCl (реакция этерификация):

NH₂CH₂COOH + C₂H₅OH → NH₂CH₂COOC₂H₅ + H₂O

5. Аминогруппа —NН₂ определяет основные свойства аминокислот, так как способна присоединять к себе катион водорода по донорно-акцепторному механизму за счет наличия свободной электронной пары у атома азота. Реакции с растворами кислот

2NH₂CH₂COOH + H₂SO₄ → (NH₃CH₂COOH)₂SO₄

сульфат глициния

6. Конденсация:

а) димеризация

NH₂−(CH₂)₅−COOH + H−NH−(CH₂)₅−COOH →H₂N−(CH₂)₅−CO−NH−(CH₂)₅−COOH+H₂O

аминокапроновая (6-аминогексановая) кислота димер (дипептид)

б) поликонденсация

n NH₂−(CH₂)₅−COOH → [−NH−(CH₂)₅−COO−] _n + (n − 1)H₂O

аминокапроновая кислота капрон

Группа −CO−NH− называется амидной группой (пептидная группа, связь (−C−N−) − пептидной связью, а образующиеся полимеры – полиамидами (полимеры α−аминокислот − полипептидами). В зависимости от числа остатков аминокислот различают дипептиды, трипептиды, полипептиды.

К полипептидам относятся белки. При гидролизе белков (в кислотной среде или под действием ферментов) образуется смесь α−аминокислот.