Н.А. Тюкавкина, Ю.И. Бауков - Биоорганическая химия (1128683), страница 55
Текст из файла (страница 55)
щается к аноду. На этом основано разделение а-аминокислот методом электро. фореза (см !5.1). Т а б л и ц а ! !.2. Кислотио-осиовиые свойства важнейших а-амино- кислот Рнээ ННз группо рНа 4,3 ооон м"" в ркдннаке рн,, г,г «-ооон. ру« Дчапппн Аннан днпрлпринн пп Наг«рн Кислоты р( — ооон поногеинык групп а радикале 12,5 4,3 6,0 10,45 !0,1 ри, Ю,в НН' рупп ' а и радннапп РНаг 9,0 «-НН'.группы з он 2.2 ОООН группы 8,3 Аннан Дипояпрный при р1 9,7 Натпон атион 329 328 Алании Аргинин Аспарагнн Аспарагнновая Валин Глицин Глутамнн Глутаминовая Гистидин Изолейцин Лейцин Лизин А(етиопин Пролин Серии Тирозин Треонин Триптофан Фенилаланин 1(нстеин 2,3 2,2 2,0 2,1 2,3 2,3 2,2 1,8 2,4 2,4 2,3 2,0 2,2 2,2 2,6 2,4 1,8 1,7 9,7 9,0 8,8 9,8 9,6 9,6 9,1 9,7 9,2 9,7 г) 6 9,0 э,о 10,6 9,2 9,1 10,4 9,4 9,1 10,8 6,0 10,8 5,4 3,0 6,0 6,0 5,7 3,2 7,6 6,1 6,0 5,7 5,9 5,5 50 -.
Нейтральные а-аминокислоты имеют значения р! несколько же ? (5,5 — 6,3) вследствие большей способности к нонизации 'рбоксильной группы под влиянием — 1-эффекта ХНз-группы. + пример у валина изоэлектрическая точка находится прн 6. СООН СОО СОО 1 -н' -н' СН СН(СН ) я СНСН(СН3)2 ~~ СНСН(СНВ)2 РН 2,3 ОООН.гРУппы РНп 9,6 НН -гРУппы а, аз ' з Натнон Дипопнрный нон Аннан т р( В,О Кислые а-аминокислоты, имеющие в радикале дополнительную рбоксильную группу, в сильнокислой среде находятся в полстью протонированной форме. Они являются трехосновными слогами (по Брендстеду), характеризующимися тремя значерями рК., как это видно на примере глутамнновой кислоты ' 13,2).
(СН ) .Н (СН,), .Н (СН ),Н !СН ) .1 ! ! СООН ооон соо- СОО и з,гг У кислых и- а м и нокисл от ( а сп а ра гиновой и глута м иновой ) оэлектр и ческа я точка находится при рН много ниже 7 ( см. бл . ! 1. 2 ) . В организме и рн физиологических значениях рН ап р им ср, рН крови 7,3- -7,5, см . табл . 4.4 ) эти кислоты на хотся в а н ион ной форме, та к как у них ион изи рова ны обе ка рбоил ьные группы .
Основные а-аминокислоты имеют изоэлектри ческие точки в ' ласти рН выше 7. В сильнокислой среде они также представют собой трехосновные кислоты, этапы ионизации которых 'оказаны на примере лизина (р1 9,8). ОН СОО СОО- ~СО 1 — МН' н СН-МН+ н СН-МНг н ° СН вЂ” МНг МН МНз МН 11.1.4. Химические свойства СН-СООН МНХ Смешанный амгмжэмд Защмщвимал и аминокислота Згмлкллрформиаг !г !)! гг! ЗЗО В организме основные а-аминокислоты находятся в виде катионов, т, е, у них протонированы обе аминогруппы.
Содержащиеся в радикалах а-аминокислот другие ионогениые группы способны к ионизацни при различных значениях рН Например, фенольная гидрокснльная группа в тирозине ионизи. рована при рН 10,1; тиольнап группа в цистеине — при рН 8,!в 8,3 и т. д. В целом ни одна а-аминокислота (п у!ио не находится а своей изоэлектрической точке и не попадает в состояние, отвечающее наименьшей растворимости в воде. Таким образом, а-аминокислоты в организме находятся в ионной форме. Кислотно-основные свойства а-аминокислот обусловливают их разделение и идентификацию методом ионообменной хроматографии (см. 15.1).
а-Аминокислоты как гетерофункциональные соединения вступают в реакции, характерные для карбокснльной группы н аминогруппы. Некоторые химические свойства а-аминокислот обусловлены наличием функциональных групп в радикале. В настоящем разделе рассматриваются реакции, имеющие практическое значение для идентификации и анализа а-аминокислот, а также реакции, используемые в химическом синтезе пептидов. Образование эфиров.
При этерификации а-аминокислот спиртами в присутствии кислотного катализатора (газообразный НС1) с хорошим выходом получаются сложные эфиры в анде гидрохлоридов. Для выделения свободных эфиров реакционную смесь обрабатывают газообразным аммиаком (все реактивы должны быть безводными во избежание гидролиза эфиров). (сСНСООН + СНэОН "— "'— ! ПСНСООСНэ — --' —, гсСНСООСНэ к! Н 2 МНз С! МНг Метилааый эфир а.амико. кислоты Сложные эфиры а-аминокислот не имек)т диполярного строения, поэтому, в отличие от исходных кислот, они растворяются в органических растворителях и обладают летучестью. Так, глицин — кристаллическое вещество с высокой температурой плавления (292'С), а ее метиловый эфир — жидкость с температурой кипения 130'С.
Впервые перегонка метиловых эфиров а-аминокислот была произведена Э. Фишером (190!). С это~о момента э ф и р н ы й м е т о д широко вошел в практику разделения а-аминокнслот, что открыло путь к анализу белковых гидролизатов. Анализ эфиров сх-аминокислот проводят с помощью ГЖХ (см. 15.1). миль Фишер (!852 — (9!9) — крупнейший немецкий ученый, основополож. химии природных соединений. Особенно известен фукдаментальнымн ами в области углеводов Э.
Фишер внес существенный вклад в химию 'в. В его работах получили развитие многие стереохимические представя. В )90! г. ему присуждена нобелевакая премия (вторая в области химии). ,Образование галогенангндрндов. При действии' на а-аминооты с защищенной аминогруппой оксид-дихлоридом серы ОС( илхлоридом) ЬОС!т или оксид-трихлоридом фосфора РОС з азуются хлорангидриды защищенных а-аминокислот. ЭСС! з млм РОС!о гр л -аол 1 )Н С! СНЗСО МН СН,СО-г'Н Перевод в галогенангидриды использовался в синтезе пептикак способ актинацни карбоксильной группы а-аминокислот.
ако из-за большой реакционной способности галогенангидриселективность реакции ацилирования с их участием была ысокой (образовывалось много побочных йродуктов), поэтому ее подходящим способом активации явилось превращение оты в ангидрид. Ангидриды по сравнению с галогенангидами обладают несколько меньшей ацилируюшей способною, 1(о большей избирательностью. : В синтезе пептидов используют смешанный ангндрид а-амин слоты и этилформиата, образующийся при взаимодействии пшенной по аминогруппе а-аминокислоты с этилхлорф ратом. с лс л~-л-о -лщ С! 2 5 ыс! ! )! И ХНМ О О Образование М-ацильных производных.
При ацилировании инокислот галогенангидридами или ангидридами получаются динения, которые можно рассматривать либо как М-ацильные оизводные, либо как М-замешенные, амиды, ЯСН-СООН + РГСОС! †-~ ЯСН-ОООН -НС! МНСОРг МН2 ', М-ацилпроизводные легко гидролизуются с высвобождением дной а-аминокислоты. Поэтому реакция ацилирования шио используется для защиты аминогруппы. Защита аминогруппы а-аминокислот имеет важное значение 33! ! ! ~~ гк СН-ОООН т (СН ) С-О-С-ХЗ «1 зз чМН2 О Нзрбабензонснгруппз С) сн,о-с с! Н О трет-Бутонси- нарбонсазнд дднинокнс«ога -ен-еое 1 Хн —,С-О-,С(сн,), !Ь Карбобензоисн«лорел (; )) ! Нарбобе з- ОНС ЗЗМИ«З Нзрбобе зоне«- ««орин а.Ан« он«с«егз й — СН вЂ” СООН Х=СНй — й — сн — соон ХН вЂ” СНй ОН й — СН вЂ” СООН + О=СН вЂ” й ХН2 Н-СН-ОООН «- СбмчСНЗ тССт ! ХН з То«уе« и.Аминокислота Альдегнд Замещенный нмнн (осноза.
нне )цнффа) Карбнноламнн сн з' сн о трет -Бугонсннарбоннльнан группа (БОН гРуппа) Ч нетнлохьное пронззодное о.аминокислоты Фер- м альде- гнл о-Аминокислота трет-Бугонсннарбенсззнд 333 332 в синтезе пептидов. Однако общепринятый способ удаления защитной группы с помощью гидролиза в кислой среде неприем. лем из-за опасности одноврс(ценного расщепления пептидной связи в молекуле синтезируемого пептида. Это вызывает необходимость использовать специфическую защиту. Широко распространен прием карбобензоксизащиты (1932), где ацилирующнм реагентом служит к а р б о б е н з о к с и х л о р и д (бензиловый эфир хлормуравьиной кислоты).
Защитная карбобензоксигруппа (бензилоксикарбонильная группа) удаляется без нарушения пептидных связей при катали. тическом гидрогенолизе, т. е. действии водорода в присутствии ралладиевого катализатора при обычной температуре. Кроме того, удаление этой защитной группы можно провести смесью бромоводородной и трифторуксусной кислот без нагревания. — и-Н-СН-СООН ннфС-СФСНзСпмб Легкость расщепления связей при гидрогенолизе обусловлена термодинамической устойчивостью образующейся промежуточной частицы — бензильного катиона (см. 4.3). Этот же принцип, т.
е. легкость отщепления защитной группы за счет образования термодинамически устойчивой промежуточной частицы, исполь. «ОВаи ПРи выборе другого ацилирующего реагента . грег-бут оке и к а рбоксазида. щитная грег-бутоксикарбонильная группа (БОК-группа) отщепляется *' агревания при действии трифторуксусиой кислоты. В качестве промежуб частицы образуется относительно устойчивый грег-бутил-катиоп, который ' превращаетсн в 2-метилпропен (изобутилен).
-сн-ооон + т х,~аз=сна . еа, ! Хнй 2-Метнлпропен Образование оснований Шиффа. При взаимодействии сс-амиислот с альдегидами образуются замешенные имины (основа- Шиффа) через стадию образования карбиноламинов (см. Реакция с формальдегидом лежит в основе количественного еделения а-аминокислот методом ф о р мол ь н о го ти та а н и я (метод Оеренсена), ' Амфотерный характер а-аминокислот не позволяет непосредственно проить титрование их щелочью в аналитических целях.
Г(ри взаимолейн а-аминокислот с формальдегндом получаются относительно устойчивые нноламины — Х-метилольные производные, свободную карбоксильную групоторых затем титруют щелочью. й — СН вЂ” СООН + Н2С=О й — СН вЂ” СООН ХН« ХН вЂ” СН,ОН ())у ' 2)! («( Фрагмент тмамамввииы " римы ':. ИН / сн, тмогидамтоии ФТГ-иромзводиые Ф -амииоииалот таин Образование ДНФ-производных. а-Аминокислоты образуют с 2,4-диннтрофторбензолом (ДНФБ) окрашенные в желтый цвет дннитрофенильные производные (ДНФ-производные), раствори. мые в органических растворителях. Они экстрагируются из реакционной смеси органическими растворителями и используются для идентификации хроматографическими методами.
Для всех а-аминокислот известны Р! нх ДНФ-производных. Взаимодействие а-амннокислот с ДНФБ является реакцией нуклеофильного замещения в бензольном кольце. Такое замещение становится возможным за счет влияния двуХ сильных электроноакцепторных нитрогрупп. 8 !! н~ уйн с сн, эг О 8 и ./ с,н — и ин б 5 ,с — сн О ~Я ИО Исг О й г ~т Р + йН -СН вЂ” СООН Огй ' ИН-СН вЂ” СООН но 4г 2 2 ! Нр К я 2,4.димитрафтарбе«зол (ДНФБ! днв. р д„ а -вмииаииалот Образование ФТГ-производных (реакция Эдмана). Эта реакция широко используется при установлении строения пептидов. Взаимодействие а-аминокислот с фенилизотиоцианатом протекает по механизму нуклеофильного присоединения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
