ОСНОВЫ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ ФАРМАЦИЯ

COONa
				Cu(OH)2
HC			OH
				- 2 H2O
HC			OH

COOK

Na,K соль винной кислоты

COONa

COONa

HC O H-O CH

Cu

HC O-H O CH

COOK

COOK

реактив Фелинга (раствор синего цвета), используется для качественной реакции при определении альдегидной группы (см. тему "Альдегиды, кетоны")

АМИНОКИСЛОТЫ

Общая формула:

O

R C

OH

n

NH2 m

Органические кислоты (одноосновные, двухосновные), содержащие одну или несколько аминогрупп.

Номенклатура В таблице (смотри ниже) приведены формулы и названия α - аминокислот и их

производных, входящих в состав природных белков. Чаще всего, пользуются тривиальными названиями аминокислот.

Оптическая изомерия аминокислот

Все α-аминокислоты, кроме глицина, имеют один асимметрический α- углеродный атом и существуют в виде пары энантиомеров. Природные α- аминокислоты с одним асимметрическим атомом углерода С* относятся к L- ряду (S-конфигурация).

	COOH					COOH
H			NH2		H2N			H
		CH3					CH3

D(-) - аланин L(+)- аланин

Гидроксипролин, треонин и изолейцин имеют два асимметрических атома углерода, следовательно существуют в виде двух D,L - пар.

Конфигурация D,L – пар для изолейцина

177

	COOH							COOH
H				NH2		NH2				H
H				CH3		CH3				H
		CH2CH3							CH2CH3
т.пл.	D (эритро)							L (эритро)
	274 - 2750C							2780C

(с разложением)

178

COOH

COOH

H

NH2

NH2

H

CH3

H

H

CH3

CH2CH3

CH2CH3

D (трео)

L (трео)

283-2840C

285-2860C

Природная аминокислота L-(трео): [α]D20 + 10,70 в H2O

[α]D20 +40,80 в 20% HCl

Тривиальное	Название IUPAC	Формула				Обозначение в	[M]D24-26 *	pI **
название						биохимии
(однобуквенное
обозначение)
	Моноаминокарбоновые кислоты
Глицин (G)	Аминоэтановая кислота	H-CH-COOH				Gly	Оптически	5,97
(гликокол)							неактивна
			NH2
Аланин (А)	2(α)-аминопропановая кислота	CH3-		CH-COOH		Ala	+13,0	6,00
				NH2
Аминомасляная	2(α)-аминобутановая кислота	CH3-CH2-CH-COOH				Abu	+21,2	5,98
кислота (нет)
				NH2
Валин (V)	2(α)-амино-3-метилбутановая	CH3				Val	+33,1	5,96
	кислота	CH-CH-COOH
		CH3
				NH2
Лейцин (L)	2(α)-амино-4-метилпентановая	CH3				Leu	+21,0	5,98
	кислота	CH-CH2-			CH-COOH
		CH3
					NH2

Изолейцин (I)

2(α)-амино-3-метилпентановая

C2H5

Ile

+51,8

5,94

кислота

CH-CH-COOH

CH3

NH2

Фенилаланин (F)

2(α)-амино-3-фенилпропановая

Phe

-7,4

5,48

кислота

CH2-

CH-COOH

NH2

Моноаминодикарбоновые кислоты

Аспарагиновая

аминобутандиовая кислота

HOOC-CH2-

CH-COOH

Asp

+33,8

2,77

кислота (D)

NH2

Аспарагин (N)

β-амид аминобутандиовой кислоты

H2NOC-CH2-

CH-COOH

Asn

+37,8

5,41

NH2

Глутаминовая

2-аминопентандиовая кислота

HOOC-CH2-CH2-

CH-COOH

Glu

+46,8

3,22

кислота (E)

(α-аминоглутаровая)

NH2

Глутамин (Q)

γ-амид 2-аминопентандиовой

NH2(O)C-CH2-CH2-

CH-COOH

Gln

+46,5

5,65

кислоты

NH2

Диаминомонокарбоновые кислоты

Орнитин (нет)

2-амино-5-аминопентановая

NH2(CH2)3-

CH-COOH

Orn

+37,5

9,70

кислота

(α-амино-δ-аминовалериановая)

NH2

Лизин (K)

2-амино-6-аминогексановая кислота

CH2-CH2-CH2-CH2-CH-COOH

Lys

+37,8

9,59

NH2

NH2

2-амино-5-

Аргинин (R)

аминогуанидинопентановая

NH-CH2-CH2-CH2-

CH-COOH

Arg

+48,1

11,15

кислота

(α-амино-δ-

C=NH

NH2

гуанидиновалериановая)

NH2

Оксиаминокислоты

Серин (S)

2-амино-3-оксипропановая кислота

CH2-

CH-COOH

Ser

+15,9

5,68

OH

NH2

Треонин (T)

2-амино-3-оксибутановая кислота

CH3-

CH-CH-COOH

Thr

-17,9

5,64

OH NH2

	2-амино-3-(п-оксифенил)
Тирозин (Y)	пропановая кислота

CH2-CH-COOH

HO

NH2

Tyr	-21,5	5,66

Тиоаминокислоты

Цистеин (C)	2-амино-3-тиопропановая кислота		CH2-			CH-COOH		Cys	+7,9	5,02
			SH			NH2
Метионин (M)	2-амино-4-тиометилбутановая	CH3-S-CH2-CH2-					CH-COOH	Met	+34,6	5,74
	кислота
							NH2
	Гетероциклические аминокислоты
Пролин (P)	2-пирролидинкарбоновая кислота							Pro	- 69,5	6,30
			N			COOH
			H

	HO
Гидроксипролин	4-окси-2-пирролидинкарбоновая
(нет)	кислота		Hyp	- 66,2	5,74
	N		COOH
	H

Триптофан (W)	2-амино-3-(3’-индолил)пропановая					CH2-CH-COOH	Trp	+13,0	5,89
						NH2
			N
	кислота
			H
Гистидин (H)	2-амино-3-(4’-имидазолил)			CH2-CH(NH2)-COOH			His	+18,3	7,47
		N
	пропановая кислота
		N
		H

*Удельное вращение раствора аминокислоты в 5 н НСl [α] при 24 -260С – называется молярным и обозначается [M]D24-26

** Изоэлектрическая точка (понятие pI приведено в свойствах аминокислот)

Аналогично изолейцину может быть описан треонин, ниже приводится конфигурация природного треонина.

COOH

NH2 H

H OH

CH3

L (трео) треонин (природная аминокислота)

Tпл 2530С (с разложением), [α]D26 - 28,30 в H2O

Методы получения аминокислот

Оптически активные аминокислоты получают из белкового гидролизата, микробиологическим и ферментативным методами. При химических способах получения образуются рацематы, которые используют, как таковые, либо разделяют.

1. Аминолиз (аммонолиз) галогенкарбоновых кислот

		O	NH3/H2O				O
					R-HC		C
R-HC		C
Cl		OH	(NH4)CO3				OH
					NH2
			-HCI

2. Синтез Габриэля (более подробно см. синтез аминов)

C O	1) Br-CH(R)COOR/		R-CH-COOR/ +	C	ONH
N K	2) NH NH	2
C	2		NH2	C	NH
O					O
фталимид калия

R, R/ - алкилы

3. Синтез по Штекеру – Зелинскому (модификация циангидринного синтеза)

RCH=O	NH4Cl, NaCN			R-CH-C		N	2 H2O, H R-CH-COOH
									NH2
				NH2
				α-аминонитрил					α-аминокислота

183

4. Синтез с помощью малонового эфира (см. тему “Двухосновные карбоновые кислоты”)

O

O

HO-N=O

O=N-CH(COOC2H5)2

H2/Ni

C H O-C CH

−C-OC H

NH

-CH(COOC H )

2

5

2

2

5

- H2O

2

2

5 2

(CH3CO)2O

Na

CH2R

C

H ONa

R-CH -Br

2

5

2

NH-CH(COOC2H5)2

NH-C-(COOC H )

NH-C-(COOC

H )

2

O (защита

-C2H5OH

C O

2 5 2

R - алкил C

O

2

5

C

CH

аминогруппы)

CH3

CH3

3

H3O

COOH

NH2-C-COO-H

R-CH2-

CH-COOH

- CH3COOH

- CO2

CH2R

NH2

(снятие защиты, гидролиз и

декарбоксилирование)

Реакционная способность

Аминокислоты, имея кислотную (карбоксильную) и осно́вную(аминную) группу, являются амфотерными соединениями. Аминокислоты реагируют с кислотами и основаниями, при этом образуются соли.

Наличие кислотной и осно́внойгрупп в одной молекуле приводит к внутримолекулярному протонированию аминогруппы, поэтому аминокислоты существуют в виде внутренних солей – диполярных ионов, называемых цвиттер-ионами (от нем. zwei - два).

	NH2-HC C	O	NH3-HC C	O
		OH		O
	R		R

Диполярный ион (цвиттер-ион)

За счет ионного строения аминокислоты являются кристаллическими веществами с высокими температурами плавления, хорошо растворимы в воде и плохо растворимы в органических растворителях.

Амфотерность аминокислот

Амфотерность аминокислот выражается в том, что аминокислоты дают соли при взаимодействии с кислотами и основаниями.

NH -HC

C O

HCl

NH -HC

C O

NaOH

NH

-HC

C O

+ H2O

3

OH

3

O

2

ONa

CH

3

CH

CH3

3

натриевая соль аланина

Cl гидрохлорид аланина

аланин

184

Значение рН, при котором аминокислота является электрически нейтральной (существует только в виде цвиттер-иона), называется изоэлектрической точкой, рI.

R-CH-COO

HO

R-

CH-COO

H

R-

CH-COOH

H

HO

NH

NH3

NH3

2

pI

низкие значения рН

высокие значения рН

(анионная форма)

изоэлектрическая точка

(катионная форма)

В большинстве случаев водные растворы аминокислот имеют слабокислую реакцию, т.к. кислотность NH3+ выше основности группы СОО- В воде аминогруппы способны протонировать молекулы воды.

NH3-HC C	O H2O	NH2-HC C	O
	O		+ H3O
R		R	O

Аминокислоты более сильные кислоты, чем карбоновые, но более слабые основания, чем первичные амины.

Реакции по амино- и карбоксильной группам

1. Образование хелатов с ионами тяжелых металлов, реакция относится к качественным.

	Cu	+2		O			O	H2N	CH2
				C
2 NH2-CH2COOH								Cu	C
глицин				H2C			NH2	O
									O
				хелат (раствор темно-синего цвета)

2. Реакция с NaNO2/HCl (HNO2)

CH2-COOH + HNO2		CH2-COOH + N2 + H2O
NH2		OH
		оксиэтановая кислота

С помощью этой реакции по объему выделившегося азота определяют количество аминокислот в растворе.

185