Общая характеристика аминокислот 5

Роль аминокислот с удаленными функциональными группами в синтезе биологически активных соединений

β-Аминокислоты. Единственной кислотой, изредка встречающейся в белках, является β-аланин:
H₂N ^{CH2 CH2 COOH}
В виде N-ацильного производного он входит в состав пантотеновой кислоты (витамина В₅) [4]:

HOCH₂C(CH₃)₂CHCO
OH
NHCH₂CH₂COOH

Из β-аминокислот синтезируют β-лактамы:
CH₂ ^O

^{RCHCH2COOH +} C₆H₁₁N C NH₂
NC₆H₁₁
R CH NH
C O +
C₆H₁₁NH
C ^HNC6H11

Несмотря на гидролитическую нестабильность β-лактамного цикла, он является структурным фрагментом природных антибактериальных средств, таких как пенициллины и цефалоспорины. Лактамное кольцо в обоих антибиотиках содержит аминогруппу, ацилированную различными карбоновыми кислотами:

RCONH
O

H
S
CH₃
^N CH₃
H
RCONH ^S

N
O

CH₂OCOCH₃

COOH COOH
структура пенициллинов структура цефалоспоринов

Долгое время в медицинской практике применялись бензилпенициллин (R=C₆H₅CH₂−) и феноксиметилпенициллин (R=C₆H₅OCH₂−). В настоящее время бензилпенициллин превращают ферментативным или химическим гидролизом в 6-аминопенициллановую кислоту – неацилированный аналог пенициллинов. Из этой кислоты ацилированием или другими модификациями молекулы получены многообразные полусинтетические пенициллины, среди которых есть вещества с высокой активностью, с более широким спектром действия, с большей устойчивостью. К таким соединениям относят, например, ампициллин (R= C₆H₅CH(NH₂)−).

Круг цефалоспориновых антибиотиков, представленных в основном полусинтетическими веществами, весьма широк. В их структурах варьируются не только радикалы R, но у заместителя у атома С-3, а также другие элементы структуры. В молекулах наиболее активных цефалоспоринов присутствуют также дополнительные гетероциклы. Преимущество цефалоспоринов перед пенициллинами состоит в их более высокой гидролитической устойчивости [8, 9].
γ-Аминомасляная кислота (ГАМК) в организме играет роль нейромедиатора и принимает участие в метаболических процессах в головном мозге. Она используется в медицинской практике под названием аминалон (гаммалон) и приближается по характеру действия к ноотропным препаратам. На основе ГАМК синтезируются такие ноотропные средства как фенибут и пирацетам (ноотропил):

CHCH₂COOH CH₂NH₂ * HCl
O


N CH₂CONH₂

п-Аминобензойная кислота (ПАБК) – важнейшая из ароматических кислот, является ростовым фактором микроорганизмов. ПАБК входит как структурный фрагмент в молекулу фолиевой кислоты (витамин В₉), которая играет важную роль в метаболизме белков и нуклеиновых кислот.
Формула фолиевой кислоты:

NH₂ ^{N
N CH}2 ^{NH CO} NHCHCH₂CH₂COOH COOH
N

Этиловый эфир (анестезин) и 2-диэтиламиноэтиловый (новокаин) эфиры ПАБК используются как местноанестезирующие ненаркотические препараты:

COOC₂H₅ COOCH₂CH₂N(C₂H₅)₂ * HCl
H₂N H₂N

анестезин новокаин

В настоящее время эти эфиры применяются довольно широко благодаря их низкой токсичности и ценным фармакологическим свойствам [3, 9].

Сульфаниламиды. Амид сульфаниловой кислоты – сульфаниламид, известный под названием стрептоцид, является родоначальником большого количества химиотерапевтических антибактериальных средств:
SO₂NH₂
H₂N

Синтез сульфаниламидов осуществляется не из самой сульфаниловой кислоты, а из анилина:

SO₂Cl
C₆H₅NH₂ + (CH₃CO)₂O_{- CH}3_COOH NHCOCH3 ^HOSO2Cl NHCOCH3

H O
SO₂Cl _{SO2NHR +} SO₂NHR RNH₂ ³

NHCOCH₃

• 
  ^HCl - CH₃COOH
  

NHCOCH₃
NH₂

Сульфаниламиды относятся к лекарственным средствам, конкурирующим с ПАБК, и являются антиметаболитами ПАБК. Принцип их действия заключается в блокировании биохимических процессов связывания ПАБК, в результате чего нарушается рост и размножение микроорганизмов.
Таким образом, мы видим, что аминокислоты играют огромную роль в биосинтезе. Они используются для синтеза важнейших биополимеров – белков, а также с их помощью синтезируются многие лекарственные препараты. Некоторые из аминокислот сами являются лекарственными средствами.