Аминокислоты

Амины

АЗОТСОДЕРЖАЩИЕ СОЕДИНЕНИЯ

 

Аминами называют продукты замещения атомов водорода в аммиаке на углеводородный радикал. В зависимости от радикала различают амины жирного ряда (алкиламины), ароматические амины (ариламины) и смешанные амины.

Алкиламины, подобно аммиаку, обладают ярко выраженными основными свойствами и поэтому называются органическими основаниями. У ароматических аминов основные свойства значительно ослаблены.

В зависимости от числа атомов водорода, замещенных радикалами в молекуле аммиака, амины делятся на первичные, вторичные и третичные.

Название аминов является производным от названия входящих в них радикалов: NH₂–СН₃ – метиламин; С₂Н₅–NH–СН₃ – метил-этиламин.

Амины могут быть получены различными синтетическими спо­собами, а в природе в заметных количествах образуются при гниении белковых веществ.

Свойства алифатических аминов. Метиламин, диметиламин и триметиламин – газы, средние члены ряда аминов – жидкости, высшие – твердые тела. Амины обычно хорошо растворимы в органических растворителях.

Взаимодействие аминов с водой приводит к образованию гидроксидов алкиламмония:

СН₃–NH₂ + НОН → [СН₃–NH3]⁺OH^–.

Соли образуются при взаимодействии аминов с кислотами:

(CH₃)₂NH + HCl → [(CH₃)₂NH₂]⁺Cl^–.

хлористый диметиламмоний

Соли аминов (обычно это твердые вещества) хорошо раствори­мы в воде и нерастворимы в органических растворителях.

При действии на соли аминов щелочей происходит разложение солей с выделением свободных аминов:

[СН₃–NH₃]Cl + NaOH → CH₃NH₂ + NaCl + H₂O.

Качественной реакцией, позволяющей различить первичные и другие амины, является действие азотистой кислоты на амины.

Первичные амины в этом случае образуют соответствующие спирты:

СН₃–NH₂ + HONO → СН₃–ОН + N₂ +H₂O.

Вторичные амины образуют нитрозоамины:

СН₃–NH–СН₃ + НО–NO → (СН₃)₂N–NO +Н₂О.

нитрозодиметиламин

Нитрозоамины – нейтральные вещества, слаборастворимые в воде, обладают характерным запахом.

Третичные амины с HNO₂ образуют соли, нестойкие к гидролизу.

Диамины содержат в молекуле две аминогруппы и встречаются в ряде природных соединений. Так, для получения синтетических волокон (найлон) используется гексаметилен­диамин NH₂–(CH₂)₆–NH₂. Диамины образуются и при гниении белковых веществ.

Ароматические амины в зависимости от числа углеводород­ных радикалов, связанных с азотом аминогруппы, подразделяются на первичные, вторичные и третичные.

анилин диметиланилин трифениламин

Ароматические амины – бесцветные твердые и жидкие вещест­ва. Простейшие амины слаборастворимы в воде, высшие амины в воде нерастворимы. Ароматические амины являются слабыми основаниями и взаимодействуют только с сильными кислотами.

Замещение атомов водорода аминогруппы алкильными остат­ками приводит к образованию вторичных и третичных аминов.

метиланилин

диметиланилин

Действие азотистой кислоты:

а) Первичные ароматические амины образуют с HNO₃ диазосоединения, а реакция называется диазотированием.

[С₆Н₅–⁺NН₃]Сl^– + НО–NO → [С₆Н₅–⁺N≡N]Cl^– + 2Н₂О

хлористый

фенилдиазоний

б) Вторичные амины при взаимодействии с азотистой кислотой образуют нитрозоамины.

нитрозодифениламин

в) Третичные амины взаимодействуют с азотистой кислотой.

п-нитрозодиэтиланилин

Замещение атомов водорода в ароматическом кольце:

а) на атомы галогенов:

б) на сульфо-и нитрогруппы:

сульфаниловая кислота

Аналогично идет замещение водорода на нитрогруппу. Окисление анилина приводит к образованию хинона.

(бензохинон)

Способы получения аминов:

а) первичных – восстановлением нитросоединений

б) вторичных – по реакции

[С₆Н₅–⁺NH₃]Cl^– + H₂N–C₆H₅C₆H₅–NH–С₆Н₅ +NH₄Cl;

хлорная соль

анилина

в) третичных – следующим образом:

иодбензол

 

дифениламин трифениламин

 

Ароматические диазосоединения – вещества общей формулы ArN₂X, где Аr – остаток ароматического углеводорода; X – гидроксил, или замещенный гидроксил, или анион кислоты. Диазосоеди­нения делятся на собственно диазосоединения Ar–N=N–X и соли диазония [Аr–N⁺≡N]X^–.

Реакции солей диазония, протекающие с выделением азота, приводят к образованию фенола, галогенпроизводных, нитрилов кислот.

Образование фенолов:

[Аr–N⁺≡N]Cl^– + H–ОНС₆Н₅ОН + N₂ + HCl.

Реакции солей диазония, протекающие без выделения азота (реакции образования азокрасителей – реакции азосочетания):

диметиланилин

диметиламиноазобензол

Все известные азокрасители являются производными азобензола.

Реакция азотосочетания солей диазония с фенолами приводит к образованию желтого гидроксиазобензола.

гидроксиазобензол

Различные соли диазония, участвуя в реакциях азосочетания с производными ароматических аминов и фенолов, образуют соответствующие азокрасители.

 

 

Аминокислоты – это производные органических кислот, со­держащие в радикале одну или несколько аминогрупп (NH₂).

По рациональной номенклатуре их названия имеют приставку «амино» и буквы греческого алфавита (α-, β-, γ- и т.д), указывающие положение аминогруппы по отношению к карбоксильной группе.

 

γ β α

4-аминобутановая

(γ-аминомасляная)

кислота

В состав белков входят α-аминокислоты, которым дают триви­альные названия.

Аминокислоты подразделяются на моноаминокарбоновые, диаминокарбоновые, аминодикарбоновые, ароматические и гете­роциклические: СН₃–CHNH₂–СООН аланин (α-аминопропионовая кислота); H₂N–(СН₂)₄–CHNH₂–СООН лизин (α,ε-диаминокапроно­вая кислота); СООН–СН₂–CHNH₂–СООН аспарагиновая кислота (α-аминоянтарная кислота); С₆Н₅–СН₂–CHNH₂–СООН фенилаланин (α-амино-β-фенилпропионовая кислота);

пролин

(пирролидин-α-карбоновая кислота).

 

Все α-аминокислотны, часто встречающиеся в живых орга­низмах, имеют тривиальные названия, которые обычно и употребляются в литературе.

Глицин (Гли) Аланин (Ала) Валин (Вал) Цистин (Цис-s) Метионин (Мет) Фенилаланин (Фен) Изолейцин (Илей) Аспарагиновая кислота (Асп) Глутаминовая кислота (Глу) Орнитин (Орн) Лизин (Лиз)

Серин (Сер) Треонин (Тре) Цистеин (цис-SH) Тирозин (Тир) Триптофан (Три) Пролин (Про) Оксипролин (Про-он) Гистидин (Гис) Аргинин (Apг) Глутамин (Глн)

Свойства аминокислот.Аминокислоты представляют собой кристаллические вещества, как правило, сладковатого вкуса, легко растворимые в воде.

В зависимости от количества амино- или карбоксильных функ­циональных групп в аминокислоте она может обладать основными (лизин) или кислотными свойствами (аспарагиновая кислота).

Аминогруппа и карбоксильная группа способны образовывать биполярный ион или внутреннюю соль:

NH₂–СН₂–СООН → NH₃⁺–СН₂–СОO^–.

Наличие –NН₂ и –СООН групп в составе аминокислот обу­словливают их амфотерные свойства (взаимодействуют как с осно­ваниями, так и с кислотами).

H₂N–СН₂–СООН + NaOH → H₂N–СН₂–COONa + Н₂О

натриевая соль глицина

H₂N–CH₂–СООН + HCl → Cl^–[H₃N⁺–CH₂–СООН]

хлористоводородная соль глицина

Со спиртами аминокислоты образуют сложные эфиры.

H₂N–СН₂–СООН + НОСН₃NH₂–СН₂–СООСН₃ + Н₂О

метиловый эфир глицина

Характерно образование внутрикомплексных солей меди; реак­ция может использоваться при выделении аминокислот.

медная соль глицина

При нагревании α-аминокислоты превращаются в 1,4-дикетопиперазины.

β-Аминокислоты при нагревании легко теряют аммиак, образуя непредельные кислоты.

 

акриловая кислота

 

β-аланин

γ, δ, ε-Аминокислоты при нагревании превращаются в цикличе­ские амиды – лактамы.

ε-аминокапроновая кислота капролактам

Основная масса этого продукта используется для получения полиамидного волокна – капрона.

Аминокислоты, содержащие аминогруппу в α-положении, под­вергаются реакции дегидратации с образованием полипептидов.

глицин аланин цистеин

Название полипептида составляется из названий радикалов ки­слот и полного названия кислоты, в которой сохраняется карбок­сильная группа.

Способы получения.Получать аминокислоты можно при гид­ролизе белков или из галогенопроизводных кислот при действии аммиака:

α-бромпропионовая кислота аланин

 

α-Аминокислоты входят в состав белковой составляющей пищи и делятся на заменимые и незаменимые.

Заменимые аминокислоты могут синтезироваться организмом человека или животного. Незаменимые аминокислоты (метионин, валин, лейцин, фенилаланин, изолейцин, триптофан, лизин, треонин) не образуются в живом организме и для его нормальной жизнедеятельности должны поступать с пищей. Например, недостаток лизина сказывается на кроветворной функции и кальцификации костей; метионин обладает противосклеротическим действием; триптофан важен для процесса роста, обмена веществ.

Природным источником получения α-аминокислот являются белковые вещества (при гидролизе).

Аминокислоты входят в состав растений, микроорганизмов, животных и человека и играют громадную роль в процессах жизнедеятельности организмов.