Аминокислоты, белки

O

Бетаины обладают большим дипольным моментом и солеобразны (тверды, нелетучи, водорастворимы).

- аминокислоты, их роль в природе.

В молекулах большинства -аминокислот содержится асимметрический атом углерода; природные аминокислоты существуют в виде оптических антиподов. Те из антиподов, конфигурация которых аналогична конфигурации правовращающего глицеринового альдегида, обозначаются буквой D; буквой L обозначаются антиподы, конфигурация которых соответствует конфигурации левовращающего глицеринового альдегида:

Конфигурация -асимметрического атома углерода у всех природных -аминокислот одинаковая, все они относятся к L-ряду.

Наибольший интерес представляют 20 -аминокислот, входящих в состав белковых молекул.

Принадлежность природных аминокислот к -аминокислотам легко устанавливается по их способности образовывать дикетопиперазины и характерные внутрикомплексные медные соли. Азотистая кислота превращает их в -оксикислоты, из которых многие известные уже со второй половины XVIII столетия. Если при этом получается неизвестная оксикислота, то аминогруппу можно заменить на хлор действием хлористого нитролиза

R R

+ │ │

NH₃—CH—C—O^– + NOCℓ Cℓ—CH—C—OH + N₂ + H₂O

║ ║

O O

а затем, заменив действием цинка в кислой среде хлор на водород, получить известную карбоновую кислоту(в случае аминодикарбоновых кислот-двухосновную). Таким путем, например, из валина образуется изовалериановая кислота, из лейцина – изокапроновая, из глутаминовой – глутаровая, которые легко идентифицировать по каким-либо твердым производным (например по анилидам).

Синтез пептидов.

Дипептидами называются -амино-N-ациламинокислоты

R—CH—C—NH—CH—C—O^–

│+ ║ │ ║

NH₃ O R’ O

Полипептиды построены по тому же амидному принципу из нескольких одинаковых или разных аминокислот. Они называются по числу участвующих остатков аминокислот ди-, три- и т.д. полипептидами.

Дипетиды с одинаковыми -аминокислотными остатками можно получить гидролитическим размыканием дикетопиперазинов. Дипетиды с любыми -аминокислотными остатками были получены Э. Фишером путем ацилирования аминокислоты по аминогруппе хлорангидритом -галоидзамещенной кислоты и последующей заменой -галоида на аминогруппу действием аммиака:

Сℓ—CH—C—Сℓ H₂N—CH—C—OH Сℓ—CH—C—NH—CH—C—OH + HСℓ

│ ║ │ ║ │ ║ │ ║

R O R’ O R O R’ O

Сℓ—CH—C—NH—CH—C—OH + 2NH₃ H₂N—CH—C—NH—CH—C—O^– + NH₄Сℓ

│ ║ │ ║ │ ║ │ ║

R O R’ O R O R’ O

Подобная же последовательность реакций, примененная к полученному дипетиту, приведет к трипетиду и т.д. Э. Фишер получил таким путем октадекапептид, состоящий из 18 остатков аминокислот.

В более новых методах синтеза полипептидов исходят из хлорангидридов аминокислот(или из иных функциональных производных аминокислот с резко выраженной ацилирующей способностью) с защищенной аминогруппой. Такая защита необходима, чтобы хлорангидрид первой аминокислоты не проацилировал себе подобную молекулу, а осуществил связь со второй аминокислотой . Защита аминогруппы ацетилированием мало удобна, так как условия удаления ацетильной группы гидролизом таковы, что сам ди или полипептид будет гидролизоваться, распадаясь на аминокислоты. Поэтому аминогруппу кислоты, предназначенной в качестве ацилирующего агента и превращаемой для этого в хлорангидрид, защищают, в водя в аминогруппу такую группировку, которую можно удалить из дипептида гидролизом в очень мягких условиях или каким-либо другим методом. Например группу CF₃CO- можно удалить обработкой слабой щелочью или гидрогенолизом; группу C₆H₅CH₂OCO- легко удалить гидрированием над палладиевым катализатором, восстановлением раствора натрия в жидком аммиаке или действием гидрозина; фталильная группа под действием гидразина отщепляется в виде

CO

NH

C₆H₄ │

NH

CO

Что касается того, в форме какого функционального производного должен находится карбоксил защищенной описанным способом аминокислоты, то чаще чем хлорангидриды, применяют легко ацитилирующие эфиры или смешанные ангидриды, например:

HN—CH—C—O— —NO₂ или HN—CH—C— —O—C—OR’

│ │ ║ │ │ ║ ║

X R O X R O O

где X- защищающий аминогруппу заместитель, R’- остаток пространственно затрудненного алифатического спирта, например (CH₃)₂CH—CH₂OH, что обеспечивает разрыв ацилирующей молекулы по линии, намеченной пунктиром.

Совершенно иное дело-получение полипептидов, даже с высоким молекулярным весом, из остатков одной кислоты. Для этой цели выработан следующий метод(Лейхс), рассмотренный на примере глицина (R=H):

R

│

C₆H₅CH₂—O—C—Cℓ + H₂N—CH—C—OH

║ ║

O O

R

│

C₆H₅CH₂—O—C—NH—CH—C—OH