синтез и реакции аминокислот и белков

СИНТЕЗ И РЕАКЦИИ АМИНОКИСЛОТ

Доцент А.В. АфанасьевКанд. хим. наукЗам. зав. кафедрой естест. наук ММИ РЕАВИЗ

Курс «Методы органического синтеза» специальность Фармация 2014

2

Аминокислоты

Соединение, которое содержит одновременно и кислотную функциональную группу, и аминогруппу, является аминокислотой.

H2N CH

R

COOH

3

Название Сокращение Структурная формула

(pI)

Глицин gly 5.97

Аланин ala 6.02

Валин val 5.97

Лейцин leu 5.98

Пролин pro 6.10

Фенилаланин phe 5.88

Триптофан try 6.88

H2NCH2COOH

CH3CHCOOH

NH2

(CH3)2CHCHCOOH

NH2

(CH3)2CHCH2CHCOOH

NH2NH

COOH

C6H5CH2CHCOOH

NH2

4

Название Сокращение Структурная формула (pI)

Аспарагин asn 5.41

Глутаминовая кислота

glu 3.22

Лизин lys 9.74

Аргинин arg 10.76

H2N(O)CCH2CHCOOH

NH2

HOOCCH2CH2CHCOOH

NH2

H2NCH2CH2CH2CH2CHCOOH

NH2

CHN

H2NNH CH2CH2CH2CHCOOH

NH2

5

Название Сокращение Структурная формула (pI)

Гистидин his 7.58

Тирозин tyr 5.65

Цистеин

Серин

cySH

Ser

5.02

5.78

N

NH CH2CHCOOH

NH2

HO CH2CHCOOH

NH2

HSCH2CHCOOH

NH2

6

Кислотно-основные свойства

H2N CH

R

COO- H+

OH- H3N CH

R

COO-

OH-

H+

H3N CH

R

COOH

H2N CH

R

COOH ê è ñëû é ðàñòâî ðù åë î ÷í î é ðàñòâî ð

7

Кислотно-основные свойства

H2NCHCOOH

R

H3NCHCOO-

Rне ионная

форма;идеализированная аминокислота

цвиттер-ион;аминокислота в твердом состоянии

8

Способы получения аминокислот

Аминирование -галогензамещенных кислот

RCH2COOH + Br2PBr3 RCHCOOH

Br

1) NH3 (èçá.)

2) ðàçá. êèñë.RCHCOOH

NH2

9

Способы получения аминокислот

Бромирование при помощи малоновой кислоты

í àòðì àëî í î âû é ýô èð

Na+-CH

COOC2H5

COOC2H5

RBr RCH

COOC2H5

COOC2H5

KOH / H2O

tRCH

COOH

COOH

RCBr

COOH

COOH

t-CO2

R CH

Br

COOHBr2 / ÒÃÔ

10

Способы получения аминокислот

Синтез Штреккера–Зелинского

NH4Cl + NaCN NH4CN + NaCl

NH4CN NH3 + HCN

R C

O

H

NH3RCH OH

NH2

-H2ORCH NH

HCN

RCH CN

NH2

H2O RCH COOH

NH2

-àì èí î í èòðèë -àì èí î êèñëî òà

11

Способы получения аминокислот

Алкилирование N-замещенных аминомалоновых эфиров

Аминирование эфиров -галоген-замещенных кислот (с помощью фталимида калия)

12

Химические свойства аминокислот

Реакции аминогруппы

CH3CHCOOH + [HNO2]

NH2

CH3CHCOOH + N2 + H2O

OHàëàí èí ì î ëî ÷í àÿ

êèñëî òà

Метод Ван-Слайка

13

Химические свойства аминокислот

Реакции аминогруппы

RCHCOOH + R'C

NH2

O

H-H2O RCHCOOH

N CHR'

î ñí î âàí èå

Ø èô ô à

14

Химические свойства аминокислотРеакции карбоксильной группы

CH3CHCOOH + CH3OH

NH2

HCl-H2O CH3CHCOOCH3

NH3+Cl-

NH3-NH4Cl

CH3CHCOOCH3

NH2ì åòèëî âû é ýô èð

àëàí èí à

ãèäðî õëî ðèä

ì åòèëî âî ãî ýô èðà

àëàí èí à

àëàí èí

15

Химические свойства аминокислотРеакции карбоксильной группы

HOCH2CHCOOH

NH2

HOCH2CH2NH2 + CO2

ñåðèíêî ëàì èí

HOOCCHCH2CH2COOH

NH2

H2NCH2CH2CH2COOH + CO2

ãëóòàì èí î âàÿ êèñëî òà

4-àì èí î áóòàí î âàÿ êèñëî òà

16

Химические свойства аминокислотКачественные реакции

òèðî çèí æåëòàÿ î êðàñêà

HO

CH2CHCOOH

NH2

HNO3

-H2O

HO

CH2CHCOOH

NH2

O2N

2NaOH

Na+ -O

CH2CHCOO- Na+

NH2

O2N

î ðàí æåâàÿ î êðàñêà

Ксантопротеиновая реакция

17

Химические свойства аминокислотКачественные реакции

C

C

O

O

OH

OH

í èí ãèäðèí

• Биуретовая реакция

(с гидроксидом меди (II) Cu(OH)2 )

• Нингидринная реакция

18

Химические свойства аминокислотСпецифические реакции ,,-аминокислот

-àëàí èí

C

CH

NHC

CH

HN

CH3 CH3

O

O

123 4

56

3,6-äèì åòèë-2,5-äèêåòî ï èï åðàçèí

àì è äí û å

ãðóï ï ûCH3 CH

C OH

O

N H

H

CH3CH

CHO

O

NH

H

+

+

-H2Ot

Реакции -аминокислот

19

Химические свойства аминокислотСпецифические реакции ,,-аминокислот

CH2

NH2

CH COOH

H

t-NH3

CH2 CH COOH

-àëàí èíàêðèëî âàÿ êèñëî òà

Реакции -аминокислот

20

Химические свойства аминокислотСпецифические реакции ,,-аминокислот

CH2

CH2

CH2

C

O

OH

NH

H

+

t-H2O

CH2

CH2

CH2

C

O

NH

-àì èí î ì àñëÿí àÿ

êèñëî òà-áóòèðî ëàêòàì

àì èäí àÿ

ãðóï ï à

Реакции -аминокислот

21

Пептиды и белки

Ñ

O

NH

Пептиды — соединения, построенные из нескольких остатков -аминокислот, связанных амидной (пептидной) связью.

24

Пептиды и белки

H2N CH

R

C

O

OH + H NH CH

R'

C

O

OH + H NH CH

R''

C

O

OH

H2N CH

R

C

O

NH CH

R'

C

O

NH CH

R''

COOH

Ï åï òè äí àÿ ãðóï ï à

-2H2O

Ï åï òè äí àÿ ñâÿçüN-ê î í åö C-ê î í åö

25

Пептиды и белки

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ АМИНОКИСЛОТ

26

Пептиды и белки

H2N CH

CH3

C

O

NH CH2 C

O

NH CH COOH

CH2OH

àëàí èë ãëèöèë ñåðèí

Àëàí èëãëèöèëñåðèí

27

Пептиды и белки

Ионные взаимодействия

(CH2)4NH3+

NH CH CO ï åï òèäí àÿ ñâÿçü

-OOCCH

CH NHCO

î ñòàòî ê ëèçèí à

î ñòàòî ê

àñï àðãèí î âî é êèñëî òû

è î í í î å âçàè ì î äåé ñòâè å

28

Пептиды и белки

Дисульфидные взаимодействия

CH2SH

CH2SH

[O]

[H]

CH2S

CH2SÄè ñóëüô è äí àÿ ñâÿçü