Терней - Органическая химия II (1125893), страница 67
Текст из файла (страница 67)
табл. 25-1). Изоэлектрическая точка аминокислот редко равна 7, так как зависит от кислотности иона алкиламмония, основпости карбоксилат-аниона, влияния на них радикала и присутствия любой дополнительной основной илп кислотной группы (см. задачу 16). Чтобы лучше понять, почему р1 аминокислот, как правило, отличается от 7, рассмотрим, что происходит при растворении в воде такой простой моноаминомонокарбоновой кислоты, как глицин. Водный раствор глицина Ж !НзХСНзСОЯ будет слабокислым, так как кислотность кислой группы цвиттер-иона ( — ЫЦ') больше, чем основность его основной группы ( — СО'; ).
НзЯ вЂ” С11зСО~Р+НзО ~ Н,Х вЂ” СН,СО!:1+11зО'11 реакции глнцина с водой Для того чтобы достичь изоэлектрическую точку глицина, к водному раствору чистого глицина надо добавить кислоту в таком количестве, чтобы значение рН конечного раствора составило 6,1. Добавленные протоны ~3 подавляют ионизацию НзЯСН СО~) до НаХСН СОВ и тем самым максимально повышают концентрацию цвиттер-иона. При пропускании постоянного тока через раствор, содержащий смесь нескольких аминокислот, каждая из них будет двигаться к катоду или аноду 0,25 Элюатмл 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 — колонка 150см, рн 3,25, 0,2н. цитрагп натрия О,3О 0,25 0,20 0,15 0,1 0,05 Рис. 25-2. Хроматографирование смеси аминокислот на ионообменной колонке. формула цистенновой кислоты НОзССН(ХНз)СНзЯОзН Ю!ооге е$ а1., Апа1. Снего., 30, $!90 (!95Я) ° © Ьу 1Ье Атег1сап С11епйса1 Яос1е1у1.
1 — цистеинсвая кислота; 2 — сульфсн метнонина; з — аспарагинсвая кислота; 4 — сульфсксилм метионина; З вЂ” треонин; 6 — серии; 7 — глутаминсван кислота; 8 — пролин; 0 — глнцин алании; 11 — циСтин; 12 — валин; 1З вЂ” метионин; 14 — феннлаланин; 10 — нзслейцнн; 10 алло ИЗОЛЕйцни; 1у — ЛЕйции; 18 — тнроаии; 19 — ЛИЗИН; 20 — ГНСТПДИН; 21 — Кнз 22 — арГИННН со скоростью, зависящей от природы этой аминокислоты и от рН среды. Разделение и анализ смесей аминокислот, основанные на этом явлении, называются элеюирофореэо1и.
мй 0,20 и ~ф 015 Щ .О р е е О,1О и х Ф о Д~ 005 Ю 1Д и Ф К ,й ) Е "г хм и Р к е (б Ф и 1 ю х а о ез и Аминокислоты, пкптиды и вилки 387 325 350 375 400 425 450 475 0 25 50 75 100 125 рН 425, 0,2н. циарат натрия -з-~ 1; — — колонка 15 см — з ~ рН 5,28, 0,35н. цщпрагп натрия 388 глАвА 2б ИОННООЬМЕННАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ вЂ” А11АЛИЗАТОРЫ АМИНОКИСЛОТ. При обработке едким натром нерастворимого полимера или смолы, содержащей свободные сульфогруппы, последние становятся анионами.
аиола — Бо,??-?.лаон?во??и.? '(сыола ~ — йо?' за~.?-??,о 11ри ионнообменной хроматографии такой смолой заполняют колонку и пропускают через нее водный раствор смеси аминокислот. Различные цвиттер-ионы дают соли с основными группами смолы и связываются с ней.
Ю гн смола — БОР+ На1ЧСНВСОΠ— л- смола — ЯОО На??'?СНВСО~~ Если вводить в колонку смесь аминокислот в виде раствора катионных солей, они будут еще прочнее связываться со смолой из-за отсутствия карбоксилат-анионов. Н,)Ч вЂ” СН — СО~~+ НС1 11,Х вЂ” СН — СОг? 1С1~) 9 — Ыас1 смола — БОР Иа(1)+НаЯ вЂ” СНВСО,Н С1~) г ?т? смола — ЯОаО НаМ вЂ” СНВСО,Н Чтобы разделить смесь аминокислот, колонку со смолой, содерлкащей с() катионы аминокислот НаХСНВСОгН, медленно промыва)от (алюируют) буфе- О О нинсиорин аминокислота О ИНг + КСНО Н )Ч=СИК н,о Н О О О О Н Н ?'11г + Н вЂ” нэ О О О О ОО о о Рис. 25-3.
Взаимодействие шшп?д1?ииа с аминокислотами. ОбРааУЮ?нийСЯ ПРОДУКТ ОбЛаДаЕт ??аРантЕРНОй СИНЕИ ОКРаСКОй (?'ма?.с —— 510 НМ). ПРИ РЕаКЦИИ ПРОЛИНа и оксипролина с никгидрпном возникает дрУгое соединвниа буро-?келтого цвета (Л „== 440 нм). макс 11 + К--СНСО Н н НН, ОН к — но ! — со, НН вЂ” С вЂ” Н О С ! /Ъ НО О Аминокислоты, пептиды и Белки 389 рами, постепенно повышая их рН.
При атом различные аминокислоты пере- ходят в анионную форму и вымываются из колонки. з з В смола — ЯОсз) НзМ вЂ” СНВСОзН+ 2ОНО смола — ЯОз +Н,Я вЂ” СНВСОз +2НзО Пропуская раствор с разделенными аминокислотами через детекторную систему, мо,кно количественно определить содержание различных аминокислот и получить кривые злюирования для данной аминокислотной смеси. Отдельные аминокислоты в смеси неизвестного состава можно идентифицировать, сравнивая их график эл|оирования с кривыми злюирования различных смесей, аминокислотный состав которых заранее известен. Типичная кривая злюирования представлена на рис. 25-2. Для успеппгой идентификации аминокислот необходимо, чтобы все опи обладали характерным свойством или вступали в реакцию, продукт которой легко было бы обнаружить.
Чаще всего используется способность аминокислот реагировать с нингидрином с образованием продуктов характерного синего цвета. Реакции нингидрипа с аминокислотами представлены на рис. 25-3. В настоящее время разделение и идентификация аминокислот полпос гью автоматизированы. Аминокислотные анализаторы позволяют провести анализ смеси аминокислот за 2 — 3 ч. 25.5.
СИНТЕЗ РАЦЕМИЧЕСКИХ АМИНОКИСЛОТ !М У!ТКО АМИНИРОВАНИЕ я-ГАЛОГЕНЗАМЕЩЕННЫХ КИСЛОТ. Один из наиболее распространенных методов синтеза а-аминокислот заключается в аммонолизе а-галогензамещенной кислоты, которую обычно получают по реакции Геля — Фольгарда — Зелинского. Рвгз а) Кнз (избыток) ВСНзСОзН+ Вг. ВСНВгСО,Н вЂ” > ВСН(ХНз)СО,Н б) разб. кислота БРОМИРОВАНИЕ ПРИ ПОМОЩИ МАЛОНОВОИЩ КИСЛОТЫ. Зтот метод можно модифицировать, получая, например, а-бромзамещенную кислоту синтезом через малоновый эфир, а не реакцией Геля — Фольгарда— Зелинского 0 «В пвг !! конунзо нЮ г!а — —;+ (СзНвОС),СН — Э. в) 2 Ь 2 нагревание О !! (С.Н,ОС.),ОСИ О !! Вгз/ТГФ (Е10С)зСП — + нагревание натрмалоновый эфир 0 !! -~- (НОС)зСВгВ 0 Н соз — + НΠ— С вЂ” С вЂ” В нагревание ! Вг бромирование через малоновый эфир Я.
Ниже показаны две основные стадии получения а-бромзамещенных кислот при помощи малопового эфира. Напишите механизм каждой пз этих стадий. Н Вг ! вгЫтгф ! а)  — С вЂ” СОзН вЂ” +  — С вЂ” СОзН ! ! СО Н нагревание СО,Н 390 глАвА в Вг Вг б)  — С вЂ” СО,Ц вЂ”  — С вЂ” Н -(. СО, ! нагревание ! со,н со,н АМИНИРОВАНИЕ ЭФИРОВ а-ГАЛОГКНЗАМЕЩКННЫХ КИСЛОТ. Вторая модификация основана на введении аминогруппы в эфир а-галогепзамещенной кислоты, который обрабатывают фталимидом калия (вместо того, чтобы действовать избытком аммиака на а-галогензамещенную кислоту).
Это еще один пример синтеза первичных аминов по Габриэлю (равд. 21.4) . о О Х: л В + С1С1 1а — С вЂ” ОСаН« — э о !! — СН,— С вЂ” ОС Н синтез и-аминокислот по Габриэлю 0 на~иго 9 Ц«М Снасоан С!о хлорендрав1 алицнна <суммарный выход 90%) !! 'ОУ о ,Ф'~Г' — + 11 — СН(со2кЦ2 ~~,г~/ !! О СО,И Вгй СН сс14 СО,ЕФ СО,В СНВг ! СО Г1 Х-фталимидомалоновый эфир ~ Это усовершенствование метода Штреккера предложено Н.
Д. Зелинским и Г. Л. Стадниковым. — Пр ил~. ред. СИНТЕЗ ШТРКККЕРА. Синтез а-аминокислот по Штреккеру сводится к реакции карбонильного соединения со смесью хлорида аммония и цианистого натрия *. В результате реакции этих неорганических веществ образуются аммиак и цианистый водород — «активпые компоненты» процесса. ХН~~УС18+ Ха~ср1О ~ 111И4СМО+ Ха®С1О ХН4 СХ ХН3+ НСХ Реакции присоединения — отщепления с участием аммиака и карбонильного соединения дают имин, который реагирует с цианистым водородом, образуя а-аминонитрил.
После его гидролиза получается соответствующая а-аминокислота. нна -няо нсвт паол ВСНО ~ ВСН вЂ” ОН ~ ВСН=ХН вЂ” — + ВСН вЂ” СХ вЂ” — + ВСН вЂ” СО2Н ! ! ХН МЕ1а ХЕ12 я-аминонитрил а-аминокислота АЛКИЛИРОВАНИЕ Х-ЗАМКЩЕННЫХ АМИНОМАЛОНОВЫХ ЭФИРОВ. а-Аминокислоты можно получить при помощи модифицированного метода синтеза через малоновый эфир. 11ервым важным промежуточным продуктом в этом синтезе служит Х-фталимидомалоновый эфир. Кго синтез показан ниже. 392 глАвА 33 в.
Напишите механизм приведенных ниже реакций: О О !! «С) „, /~ СН3 С вЂ” ОН МН3 а) М вЂ” С вЂ” СОЗЕ1 — + ~ + СН3 — С вЂ” СОЗИ нагревание О !! Ю «3 ~Н3 )~НЗ ! нзоЗ б) СН,— С вЂ” СОеС Не СН вЂ” С вЂ” СО,Н нагреванне СО,С,Н, СО СНН Ю «г) 1~НЗ Н'Нз ! нзо'Э и) СН,— С вЂ” СО и — и СН вЂ” «.' — СО,Н нагревание СО Н Н 6. Является ли центральный атом углерода (выделенный ниже жирным шрифтом) прохиральнымг Объясните ваш ответ. ВСН(СОЗН)3 Все методы синтеза, описанные в этом разделе, приводят к получению рацемической смеси оптических изомеров а-аминокислот.
Поскольку классические методы разделения таких рацемических смесей отнимают много времени и средств, в тех случаях, когда требуется получить большие количества ь-аминокислот, в качестве исходных продуктов используют природные соединения. Так, например, глутаминовую кислоту, полученную гидролизом клейковины пшеницы, применяют для изготовления ее мононатриевой соли. За год во всем мире производится несколько сотен тысяч тонн глутамата натрия. Для получения глутаминовой кислоты в промышленном масштабе применяют различные методы, что обусловлено экономическими факторами; однако все их объединяет то, что сама природа заботится об энантиомерной гомогенности конечного продукта. Пожалуй, наиболее перспективным методом получения оптически чистых (т.
е. энантиомерно гомогенных) я-аминокислот является использование биологических систем. Подобный подход основан на том, что организму дают в качестве источника питания оба энантиомера аминокислоты, но метаболизму подвергается только ь-энантиомер, а и-энантиомер обычно выделяется (чаще всего с мочой). Использование животных для разделения аминокислот затруднительно и дорого. Поэтому вместо животных применяют обычно ферменты, которые хиральны и по-разному реагируют с энантиомерами одной и той же аминокислоты. Многие ферменты катализируют реакцию только одного энантиомера.
Вот почему, если подействовать ферментом на смесь энантиомеров, то один из них подвергнется превращению, а другой останется без изменения и может быть выделен. В качестве примера такого ферментативного разделения рассмотрим расщепление (-!-)-лейцина при помощи фермента ацилазы, выделенного из почек свиньи. Этот фермент катализирует гидролиз амидных связей ь аминокислот, но не и-аминокислот. Сначала рацемическую аминокислоту ацетилируют уксусным ангидридом о !! «снз-с)зо (х-ацетил-Р-лейцин О, И-лийилл «.г)-ацетил-ь-лейцин Аминокислоты, пкнтиды и вилки 393 К этой ацетилированиой смеси энантиомеров добавляют затем небольшое количество фермента, что приводит к гидролизу М-ацетил-т.-лейцина до ь-лейцина; 1Ч-ацетил-и-лейцин остается при этом без изменения. Х-ацетил-и-лейцин ацидааа иа 1 -ацетил-и-лейцин + — + + я-ацетил-ь-лейцин почек свиньи С-лейцин Полученная смесь легко разделяется, так как ь-лейцин растворим в кислотах и основаниях, а 1!-ацетил-в-лейцин — только в основаниях.
(Почему?) Наконец, в результате гидролиза М-ацетил-в-лейцина разбавленной кислотой освобождается и-лейцин (в виде соли). разб. нао9 Х-ацетил-в-лейцпн — ~ и-лейцин+СНаСО,Н нагревание 25.б. РЕАКЦИИ АМИНОКИСЛОТ ИЧ У1ТРО О 0 0 О !! !! !! !! пНаНСН — СОН -+. НвХСН — С вЂ” (ХНСН — С вЂ” ) — ИНСПВСОН 0 0 !! !! НаХ вЂ” СН — С вЂ” ОН+В МНя -э- НяМ вЂ” СН — С вЂ” ХНВ +НяО конкурирующие реакции Один из способов предотвращения полимеризации аминокислоты состоит в блокировании ее аминогруппы с тем, чтобы в реакцию могла вступать только аминогруппа амина.
С этой целью используют карбобензоксихлорид (известный также под названием карбобензилоксихлорида или бенаилхлорфорлиата *), который реагирует с аминогруппами аминокислот и других О !! соединений, давая карбамат ( — Π— С вЂ” ХН вЂ” ). 0 О !! -2о с !! СаН,СНвОН + С1СС1 — а' С,НаСНаΠ— С вЂ” С1 бенаиловый фос ген карбобенаоксихлорид спирт 0 0 В' !! С,Н,СН,ОСС1+ На1~СНВСО,Н -~- СаН,С11,0С1~НСНВС0,11 а-аминокислота с аащищенной аминогруппой Защитную группу можно удалить каталитическим гидрогенолнзом или действием холодного раствора бромистого водорода в уксусной кислоте.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
