Синтезы карбоновых кислот и кетонов на основе ацетоуксусного эфира

42. Аминокислоты. Способы получения. Химические свойства. Специфические реакции α-, β- и γ-аминокислот. Лактамы, дикетопиперазины.

АМИНОКИСЛОТЫ, органические к-ты, содержащие одну или несколько аминогрупп. В зависимости от природы кислотной ф-ции аминокислоты подразделяют на аминокарбоновые, например H₂N(CH₂)₅COOH, аминосульфоновые, например H₂N(CH₂)₂SO₃H, аминофосфоновые, например H₂NCH[Р(О)(ОН)₂]₂, и аминоарсиновые, например H₂NC₆H₄AsO₃H₂.

Все аминокислоты — амфотерные соединения, они могут проявлять как кислотные свойства, обусловленные наличием в их молекулах карбоксильной группы —COOH, так и основные свойства, обусловленные аминогруппой —NH₂. Аминокислоты взаимодействуют с кислотами и щелочами:

NH₂ —CH₂ —COOH + HCl → HCl • NH₂ —CH₂ —COOH (хлороводородная соль глицина)

NH₂ —CH₂ —COOH + NaOH → H₂O + NH₂ —CH₂ —COONa (натриевая соль глицина)

Растворы аминокислот в воде благодаря этому обладают свойствами буферных растворов, то есть находятся в состоянии внутренних солей.

NH₂ —CH₂COOH N⁺H₃ —CH₂COO^-

Аминокислоты обычно могут вступать во все реакции, характерные для карбоновых кислот и аминов.

Этерификация:

NH₂ —CH₂ —COOH + CH₃OH → H₂O + NH₂ —CH₂ —COOCH₃ (метиловый эфир глицина)

Важной особенностью аминокислот является их способность к поликонденсации, приводящей к образованию полиамидов, в том числе пептидов, белков, нейлона, капрона.

Реакция образования пептидов:

HOOC —CH₂ —NH —H + HOOC —CH₂ —NH₂ → HOOC —CH₂ —NH —CO —CH₂ —NH₂ + H₂O

Изоэлектрической точкой аминокислоты называют значение pH, при котором максимальная доля молекул аминокислоты обладает нулевым зарядом. При таком pH аминокислота наименее подвижна в электрическом поле, и данное свойство можно использовать для разделения аминокислот, а также белков и пептидов.

Цвиттер-ионом называют молекулу аминокислоты, в которой аминогруппа представлена в виде -NH₃⁺, а карбоксигруппа — в виде -COO⁻. Такая молекула обладает значительным дипольным моментом при нулевом суммарном заряде. Именно из таких молекул построены кристаллы большинства аминокислот.

Некоторые аминокислоты имеют несколько аминогрупп и карбоксильных групп. Для этих аминокислот трудно говорить о каком то конкретном цвиттер-ионе.

Большинство аминокислот можно получить в ходе гидролиза белков или как результат химических реакций:

CH₃COOH + Cl₂ + (катализатор) → CH₂ClCOOH + HCl; CH₂ClCOOH + 2NH₃ → NH₂ —CH₂COOH + NH₄Cl

Специфические реакции α-, β- и γ-аминокислот

рисутствие у одного атома углерода двух функциональных групп (аминогруппы и карбоксильной) приводит к появлению специфических реакций.

1. Образование пептидов -реакция ацилирования одной аминокислоты другой аминокислотой:

Затем дипептид присоединяет следующую молекулу аминокислоты, образуя трипептид, и так далее:

b -Аминокислоты при нагревании переходят a ,b -непредельные кислоты.

g - и d -Аминокислот претерпевают внутримолекулярное ацилирование с образованием циклических амидов –лактамов.

Лактамы, дикетопиперазины.

Слева направо: β-лактам, γ-лактам, δ-лактам

Лактам — циклический амид. Количество атомов в цикле может быть указано с помощью префиксов, например β-лактам (4-членный), γ-лактам (5-членный), δ-лактам (6-членный цикл). Также у многих лактамов есть исторически сложившиеся тривиальные названия, например γ-лактам — пирролидон, ε-лактам — капролактам.

Синтез

Из оксимов циклокетонов перегруппирокой Бекмана:

Методом йодолактамизации

Дикетопиперазины, шестичленные гетероциклические соединения, производные пиперазина. Дикетопиперазины — циклические ангидриды -аминокислот:

Дикетопиперазины — бесцветные кристаллы; нейтральные соединения, легко растворимые в горячей воде, трудно — в холодной. При гидролизе дикетопиперазинов образуются дипептиды, затем аминокислоты; натрием в спирте дикетопиперазины восстанавливаются до пиперазинов.

Дикетопиперазины могут быть получены циклизацией -аминокислот или их эфиров, а также выделены из гидролизатов белков.

43.Строение и классификация α-аминокислот.Стереоизомеры.Биполярная структура,образование хелатных соединений.Химические свойства.

Аминокислоты называют бифункциональные производные углеводородов, которые содержат карбоксильную группу -COOH и аминогруппу -NH₂.

Номенклатура

По систематической номенклатуре аминокислоты называют, по соответствующей карбоновой кислоте добавляя приставку амино-. Положение аминогруппы в углеродной цепи указывают цифрой:

Подробнее номенклатурные правила для названий аминокислот изложены в пособии Левина И.Ю., Берлянд А.С. «Номенклатура, классификация и электронное строение химических связей в органических соединениях», раздел 4.3.

В зависимости от положения аминогруппы по отношению к карбоксильной группе различают α, β, γ и так далее аминокислоты:

Все природные аминокислоты содержат аминогруппу только в
α-положении и имеют общую формулу:

Помимо систематической, для природных аминокислот широко распространена тривиальная номенклатура (аланин, валин, лизин и т.д.). Иногда запись аминокислот осуществляют, используя трёх- буквенные сокращения (Ala, Val , Lys и др.).