Содержание.

1. Классификация аминокислот.

2. Синтезы , , - аминокислот.

3. Свойства аминокислот: амфотерность, реакция по аминогруппе и карбоксилу.

4. - аминокислоты, их роль в природе.

5. Синтез пептидов.

Белковые вещества:

1. Классификация.

2. Строение. Первичная структура, понятие о вторичной, третичной и четвертичной структурах.

3. Понятие о ферментах.

Классификация аминокислот.

Аминокислотами называются органические кислоты, содержащие одну или несколько аминогрупп. В зависимости от природы кислотной функции аминокислоты подразделяют на аминокарбоновые, например H₂N(CH₂)₅COOH, аминосульфоновые, например H₂N(CH₂)₂SO₃H, аминофосфоновые, H₂NCH[P(O)(OH)₂]₂, аминоарсиновые, например, H₂NC₆H₄AsO₃H₂.

Согласно правилам ИЮПАК название аминокислот производят от названия соответствующей кислоты; взаимное расположение в углеродной цепи карбоксильной и аминной групп обозначают обычно цифрами, в некоторых случаях - греческими буквами. Однако, как правило, пользуются тривиальными названиями аминокислот. ( см. таблицу 1.) .

В зависимости от положения аминогруппы по отношению к карбоксилу различают , и - аминокислоты:

CH₂CH₂COOH

NH₂

-аминопропионовая

кислота

CH₃CH_2­CHCOOH

NH₂

-аминомасляная

кислота

CH₂CH₂­CH₂COOH

NH₂

-аминомасляная

кислота

Все - аминокислоты, кроме аминоуксусной (глицина), имеют асимметрический - углеродный атом и существуют в виде двух энантиомеров. За редким исключением, природные -аминокислоты относятся к L- ряду (S-конфигурация) и имеют следующее пространственное строение:

П

COOH

H₂N C H

R

о физическим и ряду химических свойств аминокислоты резко отличаются от соответствующих кислот и оснований. Они лучше растворяются в воде, чем в органических растворителях; хорошо кристаллизуются; имеют высокую плотность и исключительно высокие температуры плавления. Эти свойства указывают на взаимодействие аминных и кислотных групп, вследствие чего аминокислоты в твёрдом состоянии и в растворе (в широком интервале pH) находятся в цвиттер-ионной форме (т.е. как внутренние соли). Взаимное влияние групп особенно ярко проявляется у -аминокислот, где обе группы находятся в непосредственной близости.

-H⁺ -H⁺

H₃N⁺CH₂COOH H₃N⁺CH₂COO^- H₂NC₂COO^-

+H⁺ +H⁺

кислота цвиттер-ион основание

Цвиттер-ионная структура аминокислот подтверждается их большим дипольным моментом (не менее 5010^-30 Кл м), а также полосой поглощения в ИК- спектре твердой аминокислоты или её раствора.

Таблица 1. Важнейшие аминокислоты.

Тривиальное название	Сокр.название ос- татка ами нок-ты	Формула	Температура плавления, 0С.	Растворимость в воде при 250С, г/100г.
Моноаминомонокарбоновые кислоты
Гликокол или глицин	Gly	H2NCH2COOH	262	25
Аланин	Ala	H2NCH(CH3) COOH	297	16,6
Валин	Val	H2NCHCOOH CH(CH3)2	315	8,85
Лейцин	Leu	H2NCHCOOH CH2CH(CH3)2	337	2,2
Изолейцин	He	H2NCHCOOH CH3 ─ CH ─ C2H5	284	4,12
Фенилаланин	Phe	H2NCHCOOH CH2C6H5	283 (разл.)	―
Моноаминодикарбоновые кислоты и их амиды
Аспарагиновая кислота	Asp(D)	H2NCHCOOH CH2COOH	270	0,5
Аспарагин	Asn(N)	H2NCHCOOH CH2CONH2	236	2,5
Глутаминовая кислота	Glu(E)	H2NCHCOOH CH2CH2COOH	249	0,84
Глутамин	Gln(Q)	H2NCHCOOH CH2CH2CONH2	185	4,2
Диаминомонокарбоновые кислоты
Орнитин(+)	Orn	H2NCHCOOH CH2CH2CH2 NH2	140	―
Лизин	Lys(K)	H2NCHCOOH CH2CH2CH2 CH2NH2	224	Хорошо растворим
Аминокислоты
Аргинин	Arg®	H2NCHCOOH CH2 CH2CH2 NH ─ C ─ NH2 ║ NH	238	15
Гидроксиаминокислоты
Серин	Ser(S)	H2NCHCOOH CH2OH	228	5
Треонин	Tre(T)	H2NCHCOOH CH2 (OH)CH3	253	20,5
Тирозин	Tyr(Y)	H2NCHCOOH CH2C6H4OH-n	344	―
Тиоаминокислоты
Метионин	Met(M)	H2NCHCOOH CH2CH2SCH3	283	3,5
Ц истин	(Cys)2	2	260	0,011
Цистеин	Cys©	H2NCHCOOH CH2SH	178	Хорошо растворим
Гетероциклические аминокислоты
Т риптофан	Try(W)	H2NCHCOOH H2C NH	382	1,14
П ролин	Pro(P)	H2C CH2 H2C CHCOOH NH	299	16,2
О ксипролин	Opr	HOHC CH2 H2C CHCOOH NH	270	36,1
Г истидин	His(H)	NH2CHCOOH H2C ―C ―― CH N NH CH	277	4,3

Синтезы , , - аминокислот.

-аминокислоты получают галогенированием карбоновых кислот или эфиров в -положение с последующей заменой галогена на аминогруппу при обработке амином, аммиаком или фталимидом калия (по Габриэлю).

CℓCH₂―C―OH + NH₃ → CℓCH₂―C―O^- + NH₄Cℓ

║ ║

O O

-аминоуксусная кислота

По Штрекеру – Зелинскому -аминокислоты получают из альдегидов:

RCHO + NaCN + NH₄Cℓ → RCH(NH₂)CN → RCH(NH₂)CONH₂ → RCH(NH₂)COOH

Этот метод позволяет также получать нитрилы и амиды соответствующих -аминокислот. По сходному механизму протекает образование -аминофосфоновых кислот по реакции Кабачника- Филдса, например:

RCHO + NH₃ + (C₂H₅O)₂PHO → RCH(NH₂)P(O)(OC₂H₅)₂

В этой реакции вместо альдегидов могут быть использованы кетоны, а вместо диалкилфосфитов- диалкилтиофосфиты, кислые эфиры алкилфосфонистых кислот RP(OH)OR и диарилфосфиноксиды Ar₂HPO.

Альдегиды и кетоны или их более активные производные – кетали служат для синтеза - аминокислот с увеличением числа углеродных атомов на две единицы. Для этого их конденсируют с циклическими производными аминоуксусной кислоты – азалактонами, гидантоинами, тиогидантоинами, 2,5-пиперазиндионами или с её медными или кобальтовыми хелатами, например:

HN HN CHC₆H₅

С₈H₅CHO + C₆H₅CH₂CHNH₂COOH

O N O O N O

H H

H₂CO + (H₂NCH₂COO)₂Cu (HOCH₂)₂C(NH₂)COOH

Удобные предшественники -аминокислот аминомалоновый эфир и нитроуксусный эфир. К их -углеродным атомам можно предварительно ввести желаемые радикалы методами алкилирования или конденсации. -кетокислоты превращают в -аминокислоты гидрированием в присутствии NH₃ или гидрированием их оксимов, гидразонов и фенилгидразонов.

NOH OH