рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Получение α-аминокислот

Получение α-аминокислот - раздел Химия, ПРОГРАММА БЛОКА ГЕТЕРОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ 1.1 Из Природных Веществ. Белки При Гидролизе В Водных Р...

1.1 Из природных веществ. Белки при гидролизе в водных растворах в присутствии кислоты дают смесь α-аминокислот, которые можно выделить и разделить. Все они оптически активны.

1.2 Получение из α-галогенкарбоновых кислот in vitro (аминирование или аммонолиз, реакция Геля–Фольгарда–Зелинского). Реакция протекает по механизму SN. Из галогенозамещенных кислот наиболее доступны α-галогенозамещенные кислоты, поэтому способ используется в основном для синтеза α-аминокислот.

 

 

1.3 Модифицированный метод синтеза при помощи малонового эфира обычно применяется для синтеза незамещенных кислот:

 

 

Галогенуглеводороды алкилирует ацетиламинмалоновый эфир:

 

 

1.4 Аминирование эфиров α-галогензамещённых кислот (по Габриэлю) фталимидный синтез:

 

1.5 Синтез Штреккера-Зелинского. Получение α-аминокислот из альдегидов (кетонов) путём действия на них синильной кислоты (или её соли) и аммиака (или NH4Cl). Вначале из альдегида, циановодородной кислоты и аммиака образуется α-аминонитрил, который затем гидролизуется в аминокислоту:

 

 

Синтез α-аминокислот по Штреккеру сводится к реакции карбонильного соединения со смесью хлорида аммония и цианистого натрия. Это усовершенствование метода Штреккера предложено Н.Д. Зелинским и Г.Л. Стадниковым. В результате реакции этих неорганических веществ образуются аммиак и цианистый водород — «активные компоненты» процесса.

 

 

1.6 Восстановление оксимов, гидразонов и других азотсодержащих производных кислот:

 

 

1.7 Получение из нитросоединений (реакция Зинина). Ароматические аминокислоты получаются при восстановлении нитропроизводных ароматических кислот:

 

 

1.8 Гидролиз белков. При гидролизе белков обычно образуются сложные смеси аминокислот, однако с помощью специальных хроматографических методов из этих смесей можно выделять отдельные чистые аминокислоты. Так из гидролизатов природных белковых продуктов получают пролин, цистин, аргинин, гистидин.

 

 

1.9 Микробиологический способ. Ввиду сложности химического синтеза и в связи с трудностями разделения оптических изомеров некоторые аминокислоты получают с помощью микроорганизмов. К таким аминокислотам относят лизин (пищевой), триптофан, треонин.

2. Получение β-аминокислот

2.1. Получение из непредельных кислот.При взаимодействии α, β-ненасыщенных кислот с аммиаком образуются β-аминокислоты:

 

 

2.2. Способ Родионова В. М. Получение из малоновой кислоты и ацетата аммония, реакций с альдегидом:

 

 

3. Получение γ-, δ-, ε-, ω-аминокислот (специфические методы)

3.1.Щелочной гидролиз лактамов:

 

 

3.2.Перегруппировка оксимов (перегруппировка Бекмана):

 

3.3.Присоединение аммиака к продуктам теломеризации, (оборванная цепная полимеризация с участием других соединений, образуется смесь продуктов различной массы) этилена и ССl4:

 

 

4. Получение аминоаренкарбоновых кислот:

 

5. Восстановление нитроаренкарбоновых кислот:

 

6. МетодГоффмана, для получения о-аминоаренкарбоновых кислот используют расщепление имидов:

 

 

Физические свойства.Аминокислоты – бесцветные кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде, трудно растворимые в органических растворителях, с высокой температурой плавления (230–300ºС), с высокой плотностью. Аномально высокие температуры плавления аминокислот связаны с биполярной структурой их твердой фазы.

 

Таблица – 2 Физические свойства аминокислот

 

Название Тплав-ления, оС (pI) а Раствори-мость в воде при 25 оС Г / 100 г Удельное вращение L-ряда (S) [α]D25 (H2O)
Глицин 5,97 2,34; 9,60  
Аланин 6,02 2,35; 9,69 16,6 +1,8
Валин 5,97 2,32; 9,62 8,85 +5,6
Лейцин 5,98 2,36; 9,60 2,2 –11
Изолейцин 6,02 2,36; 9,68 4,12 +12,4
Серин 5,68 2,21; 9,15 –7,5
Треонин 6,53 2,63; 10,43 20,5 –28,5
Аспарагино-вая кислота 2,97 2,09 (α-COOH) 3,86 (β-COOH) 9,82 0,5 +5,0
Аспарагин 5,41 2,02; 880 2,5 –5,6
Глутамино-вая кислота 3,22 2,19 (α-COOH) 4,25 (y-COOH) 9,67 0,84 +12,6
Глутамин 5,65 2,17; 9,13 4,2 +6,3
Лизин 9,74 2,18; 8,95(α-NH2) 10,53 (ε-NH2) хорошо растворим +13,5
Аргинин 10,76 2,17; 9,04(α-NH2) 12,48 (ион гуанидия) +12,5
Гистидин 7,58 1,82; 6,0 (имидазол); 9,17 4,3 –38,5
Фенил-аланин 5,98 1,83; 9,13   –34,5
Тирозин 5,65 2,20; 9,11 (α-NH2) 10,07 (–OH)   –10 (5М HCl)
Триптофан 5,88 2,38; 9,39 1,14 –33,7
Цистеин (хлор-гидрат) 5,02 1,71; 8,33 (–SH) 10,78 (α-NH2) хорошо растворим –16,5
Цистин 5,06 1,65; 2,26 (COOH) 7,85; 9,85 (α-NH2) 0,011 –211,9 (1М HCl)
Метионин 5,75 2,38; 9,39 3,5 –9,8
Пролин 6,10 1,99; 10,60 16,2
Оксипролин 5,83 1,92; 9,73 36,1

 

Аминокислоты лучше растворимы в воде, чем в органических растворителях (например, в этаноле, диэтиловом эфире). Эти свойства указывают на солеобразный характер аминокислот, который является следствием взаимодействия карбоксильных групп с аминогруппами. Многие α-аминокислоты имеют сладкий вкус.

Наличие в молекуле кислотной (-COOH) и основной (-NH2) групп создаёт возможность образования внутренних солей – бетаинов.

 

 

Карбоксильная группа находится в них в неионизированном состоянии.

 

 

В таком виде существуют и другие аминокислоты (α, β, γ, δ, …) кроме аминоаренкарбоновых кислот.

В водных растворах осуществляют равновесие между катионом и анионом бетаина.

 

 

Соотношение определяется константой ионизации. Максимальное содержание бетаина соответствует минимальной электропроводности – называется изоэлектрической точкой – pHi

Особенности физических свойств алифатических аминокислот:

· бесцветные высокоплавкие кристаллические вещества;

· строение внутренних солей плавятся с разложением в диапазоне от 220 оС (серин, пролин) до 340 оС и выше (валин, тирозин);

· растворимость в воде варъирует в широких пределах и определяется природой радикала и главным образом наличием в молекуле гидрофильных и гидрофобных группировок. К первым относятся амино-, гидрокси- и меркаптогруппы, ко вторым – неполярные углеводородные фрагменты;

· растворимость в спирте много выше, чем в воде;

· практически не растворяются в эфире, хлороформе и других органических растворителях.

Особенности физических свойств ароматических аминокислот:

· существуют в основном в неиоизироваррой форме (три изомера аминобензойных кислот);

· мало растворимы в воде (0,4–0,6 %, что намного ниже растворимости близкого по структуре, но ионизированного фенилаланина);

· значительно лучше растворимы в спирте и эфире (от 2 до 16%).

Химические свойства аминокислот

Реакционная способность гетерофункциональных карбоновых кислот определяется:

· реакционной способностью каждой функциональной группы;

· взаимным влиянием функциональных групп друг на друга;

· участием в реакции обеих функциональных групп.

Аминокислоты как гетерофункциональные соединения вступают в большинство реакций, характерных для карбоновых кислот и аминов. Наличие в молекулах аминокислот двух различных функциональных групп приводит к появлению ряда специфических свойств, которые в общих чертах сходны со свойствами гидроксикислот. Имеющиеся в молекулах аминокислот карбоксильная группа (электрофильный центр) и аминогруппа (нуклеофильный центр) способны взаимодействовать с образованием амидной группировки. Это взаимодействие в зависимости от расположения функциональных групп в молекуле может протекать межмолекулярно или внутримолекулярно.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

ПРОГРАММА БЛОКА ГЕТЕРОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ

ГЕТЕРОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ УГЛЕВОДЫ Углеводы служат основным... НЕСАХАРОПОДОБНЫЕ ПОЛИСАХАРИДЫ Строение высших... АМИНОКИСЛОТЫ...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Получение α-аминокислот

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

ПРОГРАММА БЛОКА ГЕТЕРОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ.
Углеводы. Моносахариды.Определение, общая формула. Классификация. Номенклатура, изомерия. Структурные и проекционные формулы, антиподы, диастереомеры. D- и L-ряды. Фо

УГЛЕВОДЫ
Углеводы являются важным классом природных органических соединений. Значение углеводов определяется той доминирующей ролью, которая отводится им в живых организмах, и сложностью выполняемых ими фун

МОНОУГЛЕВОДЫ
Классификация. Моносахариды (монозы) классифицируют по количеству атомов углерода и по характеру карбонильной группы. По количеству атомов углерода:

Химическое строение моносахаридов
Карбонильные формы моносахаридов.Для выяснения строения и стереохимии моносахаридов химикам потребовалось более ста лет. В результате многолетних исследований было установлено,

Способы получения моносахаридов
1. Гидролиз ди- и полисахаридов, который происходит под действием кислот или ферментов, водные растворы щелочей не способствуют гидролизу:  

Реакции карбонильных форм моносахаридов
1.1 Окисление. Реакции окисления используют в структурных исследованиях и биохимических анализах для обнаружения моносахаридов. Монозы легко окисляются, причем в зависимости от

Реакции с участием всех гидроксильных групп
2.2.1 Алкилирование. При действии на моносахариды более сильных алкилирующих агентов, например алкилгалогенидов, наряду с гликозидным гидроксилом в реакцию вступают все спиртов

ОЛИГОСАХАРИДЫ
Олигосахариды – сахароподобные сложные углеводы, характеризую-щиеся сравнительно невысокой (несколько сотен) молекулярной массой, хорошей растворимостью в воде, легкой кристаллизацией и, как правил

ДИСАХАРИДЫ
Строение дисахаридов.В зависимости от моносахаридных компонентов олигосахариды (подобно полисахаридам) делятся на: · гомоолигосахариды, построенные из молекул одного монос

Получение дисахаридов
Практически дисахариды извлекают из природных источников в виде гликозидов. Некоторые из них могут быть получены путем неполного гидролиза полисахаридов. Природные источники являются в настоящее вр

Номенклатура олигосахаридов
Большинство встречающих в природе олигосахаридов имеют тривиальные, общеупотребимые названия (целлобиоза, лактоза, мальтоза, трегалоза, стахиоза, сахароза, рафиноза и целлотриоза), которые им были

Свойства дисахаридов
Дисахариды представляют собой твердые вещества или некристаллизующиеся сиропы, которые растворимы в воде. Как аморфные, так и кристаллические дисахариды плавятся в некотором интервале температур и,

Отдельные представители дисахаридов
Мальтоза, солодовый сахар.Дисахарид получается из крахмала при действии солода, содержащего фермент b-амилазу. Солод (от лат. maltum) – это проросшие, а затем высушенные

Отдельные представители трисахаридов
Принципы построения трисахаридов такие же, как и дисахаридов, т. е. трисахариды могут быть как восстанавливающие, так и невосстанавливающие. Многие из трисахаридов содержатся в растениях. Из трисах

Природные гликозиды
Гликозиды – это простые или сложные эфиры моносахаридов и олигосахаридов, образованные с участием полуацетального гидроксила. Гликозиды чрезвычайно распространены в животном и особенно в растительн

Строение высших полиоз
Несахароподобные полиозы – высокомолекулярные соединения, содержащие сотни и тысячи остатков моносахаридов. Остатки моноз связаны между собой кислородными мостиками, образованными за счет полуацета

ГОМОПОЛИСАХАРИДЫ
Крахмал представляет собой не однородное вещество, а смесь полисахаридов, отличающихся не только степенью полимеризации, но и строением. Изучение химических превращений крахмала бы

ГЕТЕРОПОЛИСАХАРИДЫ
Пектиновые вещества – широко распространенные в природе соединения. Различают растворимые пектиновые вещества и нерастворимые (протопектин). Растворимые пектиновые вещества содержа

Изомерия.
Структурная: · скелетная; · взаимного положения; · метамерия. Пространственная: · оптическая Все природные ам

Кислотно-основные свойства аминокислот
Аминокислоты – амфотерные вещества, которые могут существовать в виде катионов или анионов. Это свойство объясняется наличием как кислотной (–СО2Н), так и основной (–NH2

Изоэлектрическая точка аминокислот
Если раствор аминокислоты поместить в электрическое поле, то в зависимости от кислотности или основности раствора будет наблюдаться различная картина. В сильнощелочном растворе концентрация анионов

Комплексные соли с ионами меди
Аминокислоты с ионами переходных металлов (Сu, Zn, Co, Pb, Ag, Hg) образуют прочные хелатные комплексы (от греч. сhele – клешня). Малорастворимые хелаты меди (II) имеют глубокую синюю

Образование сложных эфиров (этерификация).
Карбоксильная группа аминокислоты легко этерифицируется обычными методами. Например, метиловые эфиры получают, пропуская сухой газообразный хлористый водород через раствор аминокислоты в метаноле.

Качественные реакции аминокислот
Особенностью химии аминокислот является многочисленность качественных (цветных) реакций, которые необходимы при исследовании их физико-химическими методами (хроматография, электрофорез).

Практическое применение аминокислот
Аминокислоты широко используются в современной медицине в качестве лекарственных средств. К таким аминокислотам относится глутаминовая кислота, метионин, гистидин, глицин, цистеин. Глут

ОКСИКИСЛОТЫ
Оксикислотами называются карбоновые кислоты, в которых на ряду с карбонильной группой содержится гидроксильная группа. Классификация оксикислот, как и других бифункциональ

Способы получения оксикарбоновых кислот.
1. Гидролиз α-галогенкарбоновых кислот  

Cинтез из ненасыщенных кислот.
  9. Дегидратация (образование лактона).Д

Химические свойства оксикарбоновых кислот.
Оксикислоты, благодаря наличию спиртовой группы, реагируют не только, как кислоты, но и как спирты; гидроксильная группа в этих соединениях может быть замещена галогеном или ацилирована. Некоторые

Оксикислоты
Характерным отличием β-оксикислот от -оксикислот является легкость, с кото

Реакции нуклеофильного замещения α-галогенкарбоновых кислот.
Галоген в α-галогенкарбоновых кислотах легко замещается под действием различных нуклеофильных агентов. В результате этих реакций из α-галогенокарбоновых кислот получают &

Реакции со щелочами
  .   2. Взаимодействие со спиртами.

Б) Реакции гидроксильной группы
1. Реакция ацилирования.При ацилировании гидроксикарбоновых кислот галогенангидридами получаются сложные эфиры. Для ацилирования можно использовать и ангидриды кислот:

ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ
Гетероциклическими соединениями называют соединения, содержащие циклы, в которых имеется один или несколько гетероатомов – N, О, S или другие атомы, способные образовывать не м

ПЯТИЧЛЕННЫЕ ГЕТЕРОЦИКЛЫ С ОДНИМ ГЕТЕРОАТОМОМ
Общая характеристика пятичленных гетероциклов с одним гетероатомом.К простейшим ароматическим пятичленным гетеро-циклическим соединениям с одним гетероатомом относятся фуран, пирро

Представители пятичленных гетероциклических соединений с одним гетероатомом
Фуран представляет собой пятичленный ароматический гетероцикл с атомом кислорода в кольце:  

Производные фурана
Тетрагидрофуран.Тетрагидрофуран получается гидрированием фурана в присутствии никелевого катализатора.  

Химические свойства
1. Реакция галогенирования. Для галогенирования тиофена можно использовать бром или хлор при низкой температуре, при этом могут образовываться как моно-, так и полигалогентиофе

Практическое применение тиофена и его производных
Циклическая система тиофена встречается в природе в некоторых продуктах растительного происхождения, но гораздо большее значение имеет это соединение в составе синтетических лекарственных препарато

Основные способы получения
1. Сухой перегонкой аммонийной соли слизевой кислоты или действием аммиака на фуран в присутствии оксида алюминия:  

Химические свойства
1.Галогенирование. Осуществляется с помощью хлористого сульфурила, брома в спиртовом растворе и триодид-иона (йод в растворе иодида калия), причем в результате иодирования обра

Применение пиррола и его производных
Пиррол содержится в каменноугольной смоле. Цикл пиррола – структурный фрагмент природных пигментов (например, гема, хлорофиллов, желчи, витамина В12, некоторых антибиотиков), а та

Гемоглобин
Строение и функции гемоглобина.Гемоглобин вляется переносчиком кислорода от легких к тканям тела, представляет собою белок глобин, координационно связанный с гемом (гем – по

Химические свойства
Реакции индола и его простых производных сходны с реакциями пиррола. 1. Индол обладает слабоосновными свойствами и в то же время слабокислыми, образует металлические производные –

Триптофан.
Триптофан [2-амино-3-(3'-индолил)-пропионовая кислота] — бесцветное кристаллическое вещество, Тш = 283–285 °С, растворим в воде, плохо растворим в этаноле и не растворим в

ПЯТИЧЛЕННЫЕ ГЕТЕРОЦИКЛЫ С НЕСКОЛЬКИМИ ГЕТЕРОАТОМАМИ
Среди гетероциклических соединений наиболее многочисленна и разнообразна группа пятичленных гетероциклов, содержащих более одного гетероатома. Большинство этих циклических систем можно формально по

Оксазол
Электронное строение.Ароматические свойства оксазола связаны с наличием циклической сопряженной π-электронной системы, построенной из двух π-электронов связ

Пиридин
Способы получения пиридина и пиридиновых оснований. В небольших количествах пиридини его метил- и этилпроизводные получают из каменноугольной смолы, которая содержит около 0,2 % см

Химические свойства
1. Восстановление водородом. При восстановлении водородом в момент выделения (действуя натрием на спиртовой раствор пиридина А.Н. Вешнеградский) или над катализатором пиридин п

ШЕСТИЧЛЕННЫЕ ГЕТЕРОЦИКЛЫ С НЕСКОЛЬКИМИ ГЕТЕРОАТОМАМИ
Пиримидин. Является важнейшим из шестичленных гетероциклов с двумя атомами азота. Пиримидиновый цикл входит в многочисленные природные соединения: нуклеиновые кислоты, витамины, коферменты, являетс

Химические свойства
1. Основные свойства: Образование солей:

ШЕСТИЧЛЕННЫЕ ГЕТЕРОЦИКЛЫ С ДВУМЯ РАЗНЫМИ ГЕТЕРОАТОМАМИ
Оксазины. Оксазиновое кольцо входит в состав многих органических веществ, имеющих большое практическое значение. Среди последних – широко распространенные красители, лекарст

Нобелевские премии по органической химии
Герман Эмиль Фишер "За эксперименты по синтезу веществ с сахаридными и пуриновыми группами". Адольф фон Бай

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги