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:
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:
3.3.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)
pКа
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:
· 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.
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:
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
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
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
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
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
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
Новости и инфо для студентов