Общая характеристика аминокислот 5

Химические свойства аминокислот

Для аминокислот, как гетерофункциональных соединений, свойственны реакции по аминогруппам и по карбоксильным группам. Ввиду специфики поведения аминокислот различных типов их химические свойства также рассматриваются отдельно.

1. Химические свойства α-аминокислот

Кислотно-основные свойства. Благодаря наличию в молекуле одновременно кислотной и основной группы, аминокислоты в водных растворах ведут себя как типичные амфотерные соединения. В кислых
растворах они проявляют основные свойства, реагируя как основания, в щелочных – как кислоты, образуя соответственно две группы солей [5]:

R CH COOH



_H+
OH^-
OH^-
R CH ^{COO- R CH COO-} _H+

NH₃
NH₃
NH₂

катионная форма диполярный ион анионная форма в кислой среде в щелочной среде

α-Аминокислоты способны также образовывать устойчивые комплексные соли с ионами некоторых двухвалентных металлов Cu²⁺, Ni²⁺, Zn²⁺, Co²⁺ (в порядке уменьшения стабильности). В реакциях с ионами Cu²⁺ образуются кристаллические хелатные соли синего цвета, которые используются для выявления, выделения и очистки аминокислот (качественная реакция) [9]:

2. 
   R CH ^COO-
   

NH₂


Cu²⁺

pH>8
R NH₂
CH
C
_O O
_O O
C
Cu
CH
^H2N R

Реакции аминогруппы. Аминокислоты подвергаются алкилированию галогеналканами:

R CH ^COO- NH₃
K₂CO₃
⁺ R' I
R CH ^{COO- + KI + CO2 + H2O} NH₂R'

Также аминокислоты подвергаются N-ацилированию по реакции Шоттена-Баумана:

R CH COOH
⁺ CH₃ C Cl
^NaOH R CH COOH
+ NaCl + H₂O

NH₂ O
NH C O
CH₃

Реакция N-ацилирования часто служит способом защиты аминогруппы. Но удаление этой защиты часто бывает затруднительным, так как амиды гидролизуются в жестких условиях. К одной из самых распространенных и легко удаляемых защитных групп относится бензилоксикарбонильная

–COOCH₂C₆H₅. Источником этой группы является бензилхлорформиат С₆H₅CH₂COOCl. Данная защитная группа легко удаляется каталитическим гидрогенолизом [4]:

R CH COOH
_{H2; Pd} R CH COOH
+ C₆H₅CH₃ + CO₂

NH C O
OCH₂C₆H₅
NH₂

Также для аминокислот по аминогруппе характерна реакция дезаминирования:

R CH COOH NH₂
KNO₂; HCl 0 - 5 C
R CH COOH + N₂ OH
+ H₂O

Реакции дезаминирования играют огромную роль в различных биологических процессах.
Неокислительное (без участия кислорода):

HOOC

CH₂

CH COOH NH₂

- NH₃


HOOC
COOH
CH CH

Окислительное (с участием ферментов дегидрогеназ и кофермента НАД+ или НАДФ+):

NAD⁺



H₂O

R CH COOH
NH₂
^{R C} COOH

NH
- NH₃
^{R C} COOH

O

Трансаминирование (переаминирование) – это основной путь биосинтеза α-аминокислот из α-оксокислот. Донором аминогруппы служит α-аминокислота, имеющаяся в клетках в достаточном количестве или избытке, а ее акцептором – α-оксокислота:

R CH COOH + ^HOOC
CH₂
C COOH
^{R C} COOH + ^HOOC
CH₂
CH COOH

^NH2 O ^O
NH₂

Реакция протекает в присутствии фермента трансаминазы и кофермента пиридоксальфосфата [11].