Лекция_Гидроксикислоты_Аминокислоты_2026_cуббота_10_октября

1. Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет

Кафедра общей и медицинской химии
им. проф. В.В. Хорунжего
Кислотность и основность
органических соединений.
Гидрокси- и оксокислоты.
Аминокислоты.
к.х.н., доцент
Попова Екатерина Александровна
1

2. Содержание лекции

2
Кислотность и основность органических
соединений
Гидроксикислоты
Дикарбоновые гидроксикислоты
(тип альдаровых кислот)
Фенолокислоты
Оксокислоты
Аминокислоты. Пептиды

3. Содержание лекции

3
Кислотность и основность органических
соединений
Гидроксикислоты
Дикарбоновые гидроксикислоты (тип
альдаровых кислот)
Фенолокислоты
Оксокислоты
Аминокислоты. Пептиды

4. I. Кислотность и основность

4

5.

5

6.

6

7. Влияние заместителей с –I-эффектом на кислотность

По величине убывающего влияния на силу кислот за
счет –I-эффекта заместители располагаются в следующий
термодинамический ряд:
CN > F > Cl > Br > CH3O > C6H5 > CH2=CH > [H]
Очень большое отрицательное индуктивное влияние
проявляют группы, заряженные положительно:
NR3+ > NR2; OR2+ > OR; OR2+ > SR2+; SR2+ > NR3+
7
*Более электроотрицателен С(sp), чем его более
насыщенные производные, т.е. –I(sp) > –I(sp2) > –I(sp3).
*Группа СООН проявляет –I-эффект; СОО⌐ проявляет +Iэффект.
*По σ-константам Гаммета акцепторные свойства групп
в ароматическом ряду у пара-замещенных убывают в ряду:
N+(CH3)2 > NO2 > CN > COOH > I > Br > CHO > > F

8. Основность аминов в водных растворах

В газовой фазе основность аминов увеличивается от аммиака
к третичным аминам из-за +I-эффекта алкильных групп,
увеличивающего электронную плотность на атоме азота.
NH₃ < RNH₂ < R₂NH < R₃N
(также ряд актуален для апротонных растворителей)
в водных растворах этот ряд меняется из-за сольватации и
стерических препятствий при присоединении протона к
третичным аминам
NH₃ < RNH₂ ≈ R₃N < R₂NH
Пример: ряд основности метиламинов, построенный на
значении их pKb в водных растворах:
8
NH3 < (CH3)3N < CH3NH2 < CH3-NH-CH3
4.75
4.20
3.36
3.23

9.

возрастающее влияние +I эффекта в ряду от первичного к
третичному амину постепенно нивелируется уменьшением
стабилизации катиона вследствие уменьшения его
гидратации и увеличения стерических препятствий для
переноса протона, что приводит к изменению ряда
основности аминов
9

10.

Кислотность и основность любых соединений зависит от природы
заместителей:
донорные заместители уменьшают силу кислот, увеличивают силу
оснований
акцепторные заместители увеличивают силу кислот, уменьшают
силу оснований
NB: В ароматичеком ряду следует учитывать, что заместители в
мета-положении оказывают существенно меньшее влияние на
кислотный (основный) центр независимо от своей природы.
Соединение, заключенное
в скобки, может быть более
кислым, чем бензойная
кислота, если у донорного
заместителя
–I-эффект
(эффект сопряжения здесь
практически не работает).
10
Пример: пара-замещенные бензойные кислоты всегда кислее
(основнее) мета-замещенных. орто-Замещенные независимо от
природы заместителя проявляют более выраженные кислотные
свойства в силу орто-эффекта.

11. Содержание лекции

11
Кислотность и основность органических
соединений
Гидроксикислоты
Дикарбоновые гидроксикислоты (тип
альдаровых кислот)
Фенолокислоты
Оксокислоты
Аминокислоты. Пептиды

12. .

II. Гидроксикислоты
Гетерофункциональные соединения, содержащие в молекуле
карбоксильную (СООН) и гидроксильную (ОН) группы.
Функциональные группы могут быть связаны с:
❑ алифатическим углеводородным радикалом
гликолевая кислота
(гидроксиэтановая,
гидроксиуксусная)
молочная кислота
(2-гидроксипропановая,
(α-гидроксипропионовая)
γ-оксимасляная кислота
(ГОМК, 4-гидроксибутановая)
❑ aроматическим углеводородным радикалом (фенолокислоты):
12
салициловая кислота
(2-гидроксибензойная
кислота)
Для ароматических кислот
за родоначальную структуру
принята бензойная кислота.

13.

Стереохимия
(от греч. stereos‒пространственный) ‒ раздел химии, изучающий
пространственное строение молекул, его влияние на физические и
химические свойства.
Стереоизомеры – изомеры, имеющие одинаковое строение, но
отличающиеся топологией (расположением) атомов в пространстве.
Энантиомеры – стереоизомеры, относящиеся друг к другу как
предмет и несовместимое с ним зеркальное изображение. Имеют
противоположную топологию всех асимметрических атомов.
13
Хиральность (от греч. сheir –
рука) – свойство объекта быть
несовместимым
со
своим
зеркальным
изображением
любой комбинацией вращений
и перемещений в трехмерном
пространстве.

14.

Асимметрический (хиральный) атом углерода:
❑ sp3 гибридное состояние;
❑ все четыре заместителя разные
Количество
энантиомеров:
N = 2n,
где n –
количество
хиральных
атомов в
молекуле.
14
Энантиомеры проявляют различные физическо-химические
свойства только при взаимодействии с хиральной средой или
другим хиральным веществом - циркулярно поляризованным
светом, ЯМР в хиральном растворителе, хроматографией с
хиральной стационарной фазой и т. д.
Например: Энантиомер, раствор которого отклоняет луч
плоскополяризованного света по часовой стрелке, называется
правовращающим (+), а его антипод – левовращающим (–).
Диастереомеры − пространственные изомеры, молекулы
которых различаются конфигурацией одного или нескольких
стереоцентров, но имеют хотя бы один стереоцентр с одинаковой
конфигурацией. Имеют различные физико-химические свойства.

15.

Относительную конфигурацию определяют путем сравнения с
конфигурационным стандартом. За конфигурационный стандарт
принят глицериновый альдегид (Розанов А.М., 1906 г.).
Проекционные формулы Фишера
*
CH2
CH
OH
OH
– ОН справа
15
O
C
H
глицериновый альдегид
(2,3-дигидроксипропаналь)
– ОН слева

16.

Относительную конфигурацию определяют путем сравнения с
конфигурационным стандартом. За конфигурационный стандарт
принят глицериновый альдегид (Розанов А.М., 1906 г.).
Проекционные формулы Фишера
*
– ОН справа
16
молочная кислота
(2-гидроксипропановая)
– ОН слева

17.

Относительную конфигурацию определяют путем сравнения с
конфигурационным стандартом. За конфигурационный стандарт
принят глицериновый альдегид (Розанов А.М., 1906 г.).
Проекционные формулы Фишера
*
– ОН справа
17
молочная кислота
(2-гидроксипропановая)
– ОН слева

18.

Оптическая изомерия и фармакологическая
активность лекарственных препаратов
У большинства лекарственных препаратов существует тесная
взаимосвязь
между
пространственной
структурой
и
фармакологической активностью, т.е. стерео-специфичность
действия.
Распознавание стереоизомеров вводимого в организм вещества
может осуществляться на разных стадиях: при связывании с
ферментами и рецепторами, при транспорте через мембраны,
распределении между тканями.
18
Изменение конфигурации на противоположную, как правило,
ослабляет биологическое действие, или выступает как плацебо,
или приводит к противоположному результату.

19.

Фармакологическая активность рацемических лекарственных
препаратов обычно связана с действием лишь одного энантиомера.
Напроксен: один энантиомер (S)
лечит артрит, другой (R) вызывает
токсическое воздействие на печень.
H
«Сильнодействующее
лекарство»
(«Strong Medicine»)
Артур Хейли
1984
CH3
Левовращающий морфин –
сильный анальгетик;
правовращающий лишен
этих свойств.
OH
S
O
CH3O
(-)-Талидомид – транквилизатор;
(+)-талидомид – тератоген вызывал недоразвитие
конечностей у новорожденных.
O
19
O
O
NH
N
O
R-(-)
O
O
N
O
S-(+)
NH
O
Памятник жертвам
талидомида в Лондоне

20.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
1. Реакции гидроксильной группы (ОН)
1. Взаимодействие с галогеноводородами (HCl, HBr)
CH3
CH
O
C
CH3
+ HCl
C
O
+ H2O
OH
Cl
2-хлорпропановая кислота
OH
OH
CH
2. Ацилирование
O
O
CH2
+ CH3
C
C
OH
OH
гликолевая кислота
CH3
Cl
C
O
CH2
COOH + HCl
O
О-ацетилгликолевая кислота
3. Окисление
а)
O
CH2
65% HNO3
C
40-90 oC
OH
OH
гликолевая кислота
20
O
б)
CH3 CH
C
OH
OH
молочная кислота
O
O
C C
H
OH
глиоксалевая кислота
O2
Cu2+
O
CH3 C
C
+ H2O
OH
O
пировиноградная кислота
Наряду с муравьиной,
уксусной, щавелевой
кислотами, уксусным
альдегидом и CO2.

21.

2. Реакции карбоксильной группы (СООН)
1. Взаимодействие со щелочами
O
O
CH3
CH
C
CH3
+ NaOH
OH
OH
CH
+ H2O
C
ONa
OH
2. Взаимодействие с аммиаком
O
CH3
CH
C
OH
OH
OH
+ NH3
_
O
CH3
o
t
CH
+ H2O
C
NH2
OH
3. Взаимодействие со спиртами (реакция этерификации)
O
CH3
CH
OH
C
OH
H2SO4
+ CH3OH
O
CH3
CH
OH
C
+ H2O
OCH3
4. Декарбоксилирование
21
CH3
CH
OH
COOH
to
CH3 CH2 + CO2
OH
(in vivo реакция протекает
с участием декарбоксилаз)

22.

3. Специфические реакции
, , –гидроксикарбоновых кислот
1) -Гидроксикислоты (межмолекулярная этерификация)
O
CH3
CH
OH
C
+
HO
C
O
O
O
o
OH
t
OH
-2H2O
CH
H3C
Лактиды способны
гидролизоваться
с образованием
исходных кислот.
CH3
O
лактид молочной кислоты
CH3
O
Лактиды – циклические эфиры, полученные этерификацией
между двумя (обычно) или более молекулами молочной кислоты
или другой гидроксикарбоновой кислоты. Линейные полилактиды
используют для производства кетгута и штифтов.
2) -Гидроксикислоты (внутримолекулярная дегидратация)
O
22
CH3
CH
OH
CH 2
C
OH
to
-H2O
H3C CH CH COOH
кротоновая кислота

23.

3) γ, -Гидроксикислоты (внутримолекулярная этерификация)
O
CH2
CH2
CH2
to
-H2O
C
OH
OH
-оксимасляная кислота
O
CH2
CH2
CH2
CH2
C
OH
OH
-оксивалериановая кислота
23
O
O
-бутиролактон
to
-H2O
Лактоны способны
гидролизоваться
с образованием
исходных кислот.
O
O
-валеролактон
Лактоны – внутренние сложные эфиры гидроксикислот, содержащие
сложноэфирную группу ―С(О)О―, включенную в циклическую
структуру.

24.

Витамин С
по убыванию
содержания:
шиповник
облепиха
перец сладкий
смородина черная
киви
петрушка (зелень)
апельсин
шпинат
грейпфрут
щавель
лимон
24
Витамин С – -лактон 2,3-дегидро-L-гулоновой кислоты
OH
OH
OH
O
O
H
H
OH
O
L-ксило-Гекс-2улозоно-1,4-лактон
OH
H
HO
OH
O
O
OH
O
OH
L-трео-Гекс-2еноно-1,4-лактон
OH
H
H
O
O
L-ликсо-Гекс-2улозоно-1,4-лактон
L-Аскорбиновая кислота – равновесная смесь трех изомеров
Синтезируется растениями из различных гексоз (глюкозы,
галактозы) и большинством животных (из галактозы), за
исключением приматов и некоторых других животных
(например, морских свинок), которые получают её с пищей.

25. Содержание лекции

25
Кислотность и основность органических
соединений
Гидроксикислоты
Дикарбоновые гидроксикислоты (тип
альдаровых кислот)
Фенолокислоты
Оксокислоты
Аминокислоты. Пептиды

26.

III. Дикарбоновые гидроксикислоты
(тип альдаровых кислот)
Яблочная кислота
HOOC
*
CH
CH2
COOH
OH
2- гидроксибутандиовая,
- гидроксиянтарная, яблочная;
соли – малаты
Существует в виде 2-х оптических изомеров и рацемической смеси:
26
Образуется при восстановлении
D-винной кислоты
Содержится в кислых плодах:
в незрелых яблоках, рябине,
ревене

27.

Винная кислота
HOOC
В 1848 году Луи Пастер
совершил историческое
открытие в стереохимии,
вручную разделив с
помощью
лупы
и
пинцета
кристаллы
натрий-аммониевой
соли
виноградной
(винной) кислоты на
две разные кучки.
27
*
CH
*
CH COOH
OH
OH
2,3 –дигидроксибутандиовая,
виннокаменная, тартаровая кислота,
соли – тартраты
Смесь энантиомерных D- и L- винных кислот сначала была известна как
виноградная кислота (Acidum racematicum) – отсюда термин «рацемическая
смесь».
3 стереоизомера, а не 4!
D-(+) - природная кислота
Мезовинная кислота по отношению
к D- или L-винным кислотам
является диастереомером.
Оптически неактивна.

28.

Получение реактива Фелинга
(тартрат калия-натрия)
Декарбоксилирование
28
Для обнаружения альдегидной
группы
в альдегидах и углеводах

29.

Лимонная кислота
2-гидроксипропан1,2,3-трикарбоновая
муравьиная
кислота
ацетондикарбоновая
кислота
O
29
Соли лимонной кислоты – цитраты.
Цитрат натрия применяется для консервации донорской крови.
Противосвертывающее действие основано на том, что цитрат
натрия связывает участвующие в процессе свертывания ионы Са2+
в нерастворимый цитрат кальция.

30. Содержание лекции

30
Кислотность и основность органических
соединений
Гидроксикислоты
Дикарбоновые гидроксикислоты (тип
альдаровых кислот)
Фенолокислоты
Оксокислоты
Аминокислоты. Пептиды

31.

IV. ФЕНОЛОКИСЛОТЫ
Фенолкарбоновые кислоты (фенолокислоты) – производные
ароматических углеводородов, в молекулах которых атомы
водорода бензольного ядра замещены на карбоксильные (СООН) и
гидроксильные (ОН) группы.
COOH
COOH
OH
COOH
COOH
OH
OH
п-оксибензойная
кислота
31
OH
салициловая
кислота
протокатеховая
кислота
OH
HO
OH
галловая
кислота
В природе встречаются в свободном виде и в виде производных:
оксибензойная - зверобое, кокосе, ванили, сыроежках,
нефильтрованном оливковом масле, виноградном вине и пр.;
салициловая - в коре ивы, цветах некоторых спирей;
протокатеховая в шампиньонах, в кожуре лука, в лесной
подстилке и др.; галловая - в дубовой коре и галлах, гвоздике, в
почках берёзы и т.д..

32.

Химические свойства
Кислотные свойства
O
COONa
COOH
ONa
OH
+ 2NaOH
O
+ 2H2O
O
H
Салициловая кислота обладает более сильными кислотными свойствами
(рКа=2,98), чем ее мета- (рКа=4,00) и пара- (рКа=4,50) изомеры. Это
обусловлено орто-эффектом, проявляющемся у всех орто-замещенных
бензойной кислоты. В данном случае стабилизацией салицилат-аниона за
счет
комплексообразования
посредством
образования
внутримолекулярной водородной связи.
Реакции гидроксильной группы (фенольного гидроксила)
Завершающая стадия синтеза
32
.
(ацетилсалициловая кислота)

33.

Реакции карбоксильной группы (получение
лекарственных препаратов)
COONa
Na2CO3
OH
-NaHCO3
салицилат
натрия
O
C OCH3
COOH
OH
OH
CH3OH, H+
-H2O
метилсалицилат
25%-й NH3
анальгезирующее,
жаропонижающее,
противовоспалительное
действие;
CONH2
OH
NH3, to
салициламид
-H2O
антисептик
O
C OC6H5
33
C6H5OH, H+
O
сплавление
OH
H2N
OH
C NH-C6H5-OH
OH
-C6H5OH
-H2O
фенилсалицилат
(салол)
2-гидрокси-N-(4-гидроксифенил)бензамид
(оксафенамид, оксальмид)

34.

п-Аминосалициловая кислота и ее производные обладают
бактериостатической активностью в отношении микобактерий
туберкулеза.
Используют
как
специфическое
противотуберкулезное средство.
Получение пара-аминосалициловой кислоты (ПАСК)
1. Карбоксилирование
м-аминофенол
2. Нейтрализация
34
п-аминосалициловая
кислота

35. Содержание лекции

35
Кислотность и основность органических
соединений
Гидроксикислоты
Дикарбоновые гидроксикислоты (тип
альдаровых кислот)
Фенолокислоты
Оксокислоты
Аминокислоты. Пептиды

36.

V. Оксокислоты
– соединения, содержащие одновременно карбоксильную
и карбонильную (альдегидную или кето-) группы.
О
НООС–С Н
Глиоксиловая (глиоксалевая,
оксоэтановая) кислота
Пировиноградная (2-оксопропановая)
кислота, ПВК
H3C–С–CH2–СOOH
ΙI
О
Ацетоуксусная (3-оксобутановая)
кислота, АУК
HOOC–С–CH2–СOOH
ΙI
О
36
Щавелевоуксусная (2-оксобутандиовая)
кислота, ЩУК
HOOC–C–СH2–CH2–СOOH α-Оксоглутаровая
ΙI
О
(2-оксопентандиовая) кислота

37.

_________
1953 г.
Ханс Адольф
Кребс
(1900-1981)
Цикл Кребса
37

38.

Химические свойства
оксокарбоновых кислот
>С=О – реакции АN, восстановления;
– СООН – реакции SN, образования солей.
Специфические реакции – обусловлены взаимным влиянием
2-х групп.
Реакции >С=О:
+ HCN →
CN
Ι
H3C–С–СOOH
Ι
ОН
+ NH2–OH → H3C–С–СOOH
ΙI
-Н2O
N–OH
ПВК
+ H2
38
2-циано-2-гидроксипропановая кислота
оксим ПВК
молочная кислота
→ H C–СН–СOOH
Ι
Pd кат.
3
ОН

39.

Реакции по СООН
+ NaOH
-Н2O
+C2H5ОН, Н+
-Н2O
ПВК
H3C–С–СOONa
ΙI
пируват натрия
O
O
H3C–С–С
OC2H5
ΙI
O
этилпируват
+ PCl5 (SOCl2); NH3
Специфические реакции
Декарбоксилирование in vitro
39
1500С,
+H2SO4 (разб).
H3C – С
О
Н
+ СО2
↑

40. Содержание лекции

40
Кислотность и основность органических
соединений
Гидроксикислоты
Дикарбоновые гидроксикислоты (тип
альдаровых кислот)
Фенолокислоты
Оксокислоты
Аминокислоты. Пептиды

41.

Аминокислоты. Пептиды
41

42.

Аминокислоты (номенклатура)
Аминокислоты – производные углеводородов, в молекулах
которых содержатся карбоксильные (СООН) и амино- (NH2)
группы.
По заместительной номенклатуре ИЮПАК аминокислоты
называют исходя от соответствующей карбоновой кислоты с
добавлением префикса амино-, а положение аминогруппы
указывают соответствующим цифровым локантом: 1, 2, 3, 4...
При использовании тривиальных названий положение
аминогруппы по отношению к карбоксильной группе обозначают
буквенным локантом из греческого алфавита: α, β, γ, , ε.
42

43.

КЛАССИФИКАЦИЯ
α-АМИНОКИСЛОТ
1. По химической природе углеводородного радикала
Формула
аминокислоты
Название
аминокислоты
Сокращенное
название
Алифатические
Глицин
43
Гли
(+)-Аланин
Ала
(+)-Валин
Вал
(-)-Лейцин
Лей
(+)-Изолейцин
Иле

44.

Содержащие ОН группу
(-)-Серин
Сер
(-)-Треонин
Тре
Содержащие СООН группу
(+)-Аспарагиновая
кислота
Асп
(+)-Глутаминовая
кислота
Глу
Содержащие СОNН2
(-)-Аспарагин
44
(+)-Глутамин
Асн
Глн

45.

Содержащие NH2 группу
(+)-Лизин
Лиз
(+)-Аргинин
Арг
Серасодержащие
(-)-Цистеин
Цис
(-)-Метионин
Мет
Ароматические
45
(-)-Фенилаланин
Фен
(-)-Тирозин
Тир

46.

Гетероциклические
(-)-Триптофан
Три
(-)-Гистидин
Гис
Иминокислота
(-)-Пролин
46
Про

47.

2. По количеству амино- и карбоксильных групп
❑ 1 амино- и 1 карбоксильная группа – нейтральные
CH3
CH COOH
NH2
❑ 1 амино- и 2 карбоксильные группы – кислые
HOOC
CH2
CH COOH
NH2
HOOC CH2
CH2
CH COOH
NH2
❑ 2 амино- и 1 карбоксильная группа – основные
47
HN
H2N
C
NH(CH2)3
CH
NH2
COOH

48.

3. По полярности бокового радикала
АМИНОКИСЛОТЫ
неполярные
полярные
(гидрофильные)
(гидрофобные)
изолейцин,
метионин,
фенилаланин
аланин,
валин,
лейцин,
пролин,
триптофан
48
незаряженные
(неионогенные) отрицательно положительно
заряженные
заряженные
треонин,
(ионогенные)
(ионогенные)
цистеин,
аспарагиновая, гистидин,
тирозин,
лизин,
глутаминовая
аспарагин
аргинин
кислоты
глицин,
серин,
(дополнительная (дополнительная
карбоксильная
глутамин
аминогруппа)
группа)

49.

Стереоизомерия аминокислот
H
D-аминокислота
COOH
R
NH2
R
NH2
плоскость зеркала
COOH
Большинство α-аминокислот,
кроме глицина, содержат
асимметричный (хиральный)
атом углерода.
L-аминокислота
H
Для построения белков человеческого организма используются
только аминокислоты L-ряда.
49
D-аминокислоты встречаются у ряда микроорганизмов, в составе биополимеров
клеточной стенки бактерий, в антибиотиках (граммицидин, актиномицин, полимиксин).
Многие лекарственные препараты пептидной природы получают, модифицируя
природный пептид D-аминокислотами с целью пролонгирования действия препарата.

50.

Химические свойства
1. Кислотно-основные свойства
аминокислот
(диполярный ион)
Аминокислоты в твердом состоянии
существуют в виде цвиттер-иона.
50
Изоэлектрическая точка (ИЭТ) (pI) – величина pH среды, при
которой суммарный электрический заряд аминокислоты/белка равен
нулю.
В ИЭТ аминокислота обладает минимальной электрофоретической
подвижностью, минимальной растворимостью, максимальным
осаждением.
in vivo ни одна аминокислота не находится в изоэлектрическом
состоянии, а in vitro именно в нем.

51.

Равновесие аминокислот
в водном растворе
Нейтральные АК: 1 амино- и 1 карбоксильная группа
+
H3N
COOH
OH
CH
_
катионная форма
pH
<
_
+ H2O
R
анионная форма
51
_
H+
R
pI
CH
<
OH
0 заряд
COO
pI
_
цвиттер-ион
pI
H2N
COO
CH
H+
R
+
H3N
pH
В водном растворе
в зависимости от
рН среды могут
существовать:
катионная форма,
анионная форма
или цвиттер-ион.

52.

Равновесие кислых аминокислот в
водном растворе
Кислая АК: 1 амино- и 2 карбоксильные группы
+
H3N
COOH
OH
CH
+
H3N
_
COO
_
OH
CH
+
H
pH < pI (катионная форма)
+
H3N
COO
CH
CH2COO
_
_
OH
pI = 3,0 (цвиттер-ион)
_
H2N
COO
_
CH
+
H
pH ≈ 7 (анионная форма)
52
H+
CH2COOH
CH2COOH
_
CH2COO
_
pH > 7 (дианионная форма)
Если в аминокислоте две карбоксильные группы, то их pI лежит
в сильнокислой области: глутаминовая (3,2), аспарагиновая (3,0).
В организме кислые α–аминокислоты находятся в виде анионов: у
них ионизированы обе карбоксильные группы.

53.

Реакции с участием карбоксильной
группы (СООН)
1. Взаимодействие со щелочами
NH2
CH
COOH
R
-аминокислота
NaOH
NH2
-H2O
CH
COONa
R
натриевая соль
-аминокислоты
2. Взаимодействие с катионами ряда d-элементов
R
2 NH2 CH COOH
+ Cu(OH)2
R
-2H2O
NH
.. 2
O
O
..
NH2
R
Cu
O
O
внутрикомплексная соль меди(II)
с -аминокислотой
3. Взаимодействие со спиртами (сухой газообразный HСl).
NH2 CH2 COOH + CH3OH
53
HCl (газ)
(эфирный метод используют для
разделения -АК)
NH2 CH2 COOCH3 + H2O
метиловый эфир
2-аминоуксусной кислоты
4. Взаимодействие с аммиаком
t
NH2‒CH(R)‒COOH + NH3 → NH2‒CH(R)‒CONH2 + H2O

54.

Реакции с участием
аминогруппы (NН2)
1. Взаимодействие c минеральными кислотами
NH2
CH
COOH
HCl
+
NH3
CH
COOH
Cl
_
R
гидрохлорид
-аминокислоты
R
-аминокислота
2. Реакция образования N-ацильных производных,
используемых при синтезе пептидов (постановка
ацильной защиты).
NH2 CH COOH
R
54
+ H3C
C
O
Cl
-HCl
CH3
C
NH
CH COOH
R
O
N-ацильное производное
Защитная группа удаляется при действии H2, kat (Pd),
25oC.

55.

3. Взаимодействие с альдегидами
(образование оснований Шиффа)
O
R
C
t
H
OH
+
+ H2N CH2COOH
R
C
N
H
AN
R
C
N
H
H
CH2COOH
E
-H2O
CH2COOH
H
основание Шиффа
(замещенный имин)
55
Основания Шиффа в организме человека образуются как
промежуточные соединения во многих ферментативных
реакциях, при неферментативном гликозилировании белков
и др. процессах.

56.

4. Взаимодействие с азотистой кислотой
Реакция протекает через диазосоединения, которые в данном
случае неустойчивы. Эфиры аминокислот образуют при этом
довольно устойчивые диазосоединения, например N2CHCOOC2H5.
5. Термические реакции аминокислот
В зависимости от положения аминогруппы по отношению
к карбоксилу аминокислоты при нагревании ведут себя
различно:
а) α–аминокислоты образуют дикетопиперазины:
H3C
56
CH
O
HN
NH
O
CH3
COOH
NH2 + NH2
HOOC
H3C
CH
-H2O
CH3

57.

Эти реакции позволяют
устанавливать строение
аминокислоты, т.е.
местоположения
аминогруппы.
б) β-аминокислоты отщепляют аммиак и дают
аммонийную соль непредельной кислоты, так как
водород при α–углеродном атоме достаточно подвижен
под акцепторным влияние карбоксильной группы.
в) γ, -аминокислоты при нагревании дают
внутренние амиды – лактамы
57

58.

Биологически важные химические
реакции
Декарбоксилирование – образование биогенных аминов из
α–аминокислот (лиз, цис, три, сер, асп) – метаболическое
превращение аминокислот. Реакции декарбоксилирования
аминокислот являются необратимыми, катализируются –
декарбоксилазами аминокислот.
HO
CH2
CH
COOH
декарбоксилаза
HO
-CO2
NH2
серин
CH2
NH2
коламин
N
N
CH2
NH
58
CH2
CH
NH2
гистидин
COOH
-CO2
CH2
CH2
NH
гистамин
NH2

59.

Окислительное дезаминирование
Дезаминирование – удаление аминогруппы из молекулы.
Дезаминирование АК – реакция отщепления α-аминогруппы от
АК, в результате чего образуется соответствующая α-кетокислота
и выделяется молекула аммиака. Ферменты, катализирующие дезаминирование, называют дезаминазами.
59

60.

Трансаминирование
Трансаминирование – передача NH2-группы от аминокислоты на
α-оксокислоту под действием ферментов трансаминаз и кофермента
пиридоксальфосфата – временной «камеры» хранения NH2-группы.
Трансаминирование используется для биосинтеза заменимых
α-аминокислот из α-оксокислот
60
Процесс трансаминирования является
связующим звеном между
метаболизмом белков (аминокислоты)
и углеводов (оксокислоты).
H3C
N
O
HO
CHO
OH
P O
OH
пиридоксальфосфат

61.

Пептиды – соединения, построенные из двух и более
остатков аминокислот, соединенных в цепь пептидными
(амидными) связями ‒C(O)NH‒.
Реакции написаны схематично, без защиты аминогруппы и
последовательности стадий, одноактово их не проводят!!
H2N
CH COOH +
H2N
CH COOH +
R
R'
R
O
H2N CH
N-конец
61
H2N
R
C
CH COOH
R
R''
O
NH
CH
C
R
R'
трипептид
NH
CH COOH + 2H2O
R''
R
C-конец

62.

КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ
1. Реакция с нингидрином
дактилоскопия
пурпур Руемана (λмакс 570 нм)
62
Спектрофотометрическое
определение
на аминокислотных
анализаторах в области
550-570 нм
ТСХ

63.

2. Биуретовая реакция (тест Пиотровски) – качественная реакция
на пептидные связи.
Образуется комплекс с Сu(OH)2 – фиолетового цвета (λмакс 540
нм).
H2N
2NH2
C
O
NH C NH2 + Cu(OH)2
O
N
O
Cu
O
O
H2N
63
NH2
N
O
NH2
Биуретовая реакция – качественная реакция на белки, продукты их
неполного гидролиза, которые содержат не менее двух пептидных
связей.
Биуретовую реакцию дают также некоторые небелковые вещества,
например биурет (NH2-CO-NH-CO-NH2), оксамид (NH2-CO-CONH2).

64.

3. Реакция с ацетатом свинца
При нагревании раствора белка с ацетатом свинца в щелочной среде
образуется осадок черного цвета PbS, что указывает на
присутствие в белках цистеина.
HS CH2
CH
COOH + 2NaOH
HO CH2
NH2
цистеин
CH COOH + Na2S + H2O
NH2
серин
Pb(CH3COO)2 + 2NaOH = Pb(OH)2↓ + 2CH3COONa
Pb(OH)2 +2NaOH = Na2PbO2 + 2H2O
Na2S + Na2PbO2 + 2H2O = PbS↓ + 4NaOH
плюмбит Na
64
PbS

65.

4. Ксантопротеиновая реакция (реакция Мульдера) для
ароматических и гетероциклических аминокислот (фен, тир, гис,
три) – окрашивание в желтый цвет.
H2N CH COOH
H2N CH COOH
H2N CH COOH
CH2
CH2
CH2
HNO3 конц.
-H2O
OH
тирозин
65
NaOH
N
OH O
желтый комплекс
O
-H2O
N
ONa
O
O
оранжевый комплекс

66.

Благодарю за внимание!
66