2010-05-06
Chemia org.VII
Aminy, amidy, aminokwasy, białka
Aminy
" ORGANICZNE POCHODNE
AMONIAKU
1
2010-05-06
Aminy I-rzędowe
przykłady
2
2010-05-06
Otrzymywanie
" Najprostszą metodą otrzymywania amin jest alkilowanie amoniaku
" RBr + NH3 + NaOH --> RNH2 + H2O + NaBr
" Obecność wolnej pary elektronowej przy azocie nadaje przede
wszystkim trzem rodzajom amin charakter zasadowy
" RNH2 + HOH --> [RNH3]+ + OH-
" Stałe dysocjacji amin alifatycznych są rzędu 10-4 do 10-5, tzn.
zbliżone wielkością do zasadowości roztworów wodnych amoniaku.
Mniejszą zasadowość wykazują aminy aromatyczne. ich stałe
dysocjacji są rzędu 10-8 do 10-13.
Aminy z kwasami tworzą dobrze rozpuszczalne w wodzie sole
aminowe.
" RNH2 + HCl --> RNH3Cl
" Czwartorzędowe sole aminowe maja charakter typowych soli
nieorganicznych, a czwartorzędowe zasady amoniowe nie różnią się
mocą od wodorotlenku sodu.
Otrzymywanie:
a) amin aromatycznych - przez
redukcję związków nitrowych
3
2010-05-06
Właściwości chemiczne
Aminy mają podobnie jak amoniak
właściwości zasadowe - ich roztwory
wodne zawierają jony OH-
Aminy alifatyczne
" są słabymi zasadami o mocy porównywalnej
z mocą amoniaku,
" aminy aromatyczne są od nich słabszymi
zasadami.
Słaby charakter zasadowy amin aromatycznych
jest spowodowany oddziaływaniem wolnej
pary elektronowej grupy aminowej z
sekstetem elektronowym pierścienia
aromatycznego.
4
2010-05-06
1. Tworzenie soli w reakcji
z kwasami.
2. Tworzenie amidów z kwasami
karboksylowymi w wyniku
ogrzewania (dotyczy amin I i II
rzędowych)
5
2010-05-06
6
2010-05-06
" b) amin alifatycznych - przez
podstawienie atomu fluorowca
amoniakiem i wydzielenie aminy
zasadą.
Amidy
" Pochodne kwasów karboksylowych, w
cząsteczkach których grupa aminowa (-NH2)
zastąpiła grupę hydroksylową (-OH), np.
7
2010-05-06
Otrzymywanie
" Aminy otrzymuje się, przeprowadzając
kolejno następujące reakcje:
Właściwości chemiczne
" Amidy reagują zarówno z zasadami, jak i
kwasami:
8
2010-05-06
Mocznik (diamid kwasu
węglowego)
" Jest jednym z najważniejszych amidów.
Właściwości amidów
" Amidy są przeważnie związkami krystalicznymi
chemicznie trwałymi i obojętnymi.
" W przeciwieństwie do amin nie tworzą one soli z
kwasami, ale ulegają hydrolizie.
" Związki te posiadają wysokie temperatury
wrzenia.
" Amidy, które posiadają niskie masy
cząsteczkowe dobrze rozpuszczają się w wodzie
w przeciwieństwie do amidów posiadających
wyższe masy.
9
2010-05-06
Amidy
" są pochodnymi kwasów karboksylowych lub
sulfonowych, w których grupa hydroksylowa została
zastąpiona przez grupę aminową  NH2 lub przez
podstawione grupy aminowe, czyli  NHR2 lub 
NR2 R3 .
" Amidy kwasów karboksylowych,
nazywane także karboksyamidami
można przedstawić za pomocą wzoru:
Amid I-rzędu
Są amidy II i III-rzędowe.
" Spotykane są także amidy, w których
jeden, albo dwa atomy wodoru grupy 
NH2 zostały zastąpione przez grupy
arylowe lub alkilowe.
10
2010-05-06
Aminokwasy i Białka
" W latach 1900-1910 niemiecki chemik Emil Fischer
udowodnił, że białka zbudowane są z aminokwasów,
które powiązane są w długie łańcuchy zwane łańcuchami
polipeptydowymi.
" Gdy łączą się dwa aminokwasy, otrzymamy dipeptyd,
gdy trzy - tripeptyd, gdy więcej - wielopeptyd. Peptydy
zawierające do 10 reszt aminokwasów nazywamy
oligopeptydami, gdy zawierają więcej reszt -
polipeptydami.
Peptyd powstaje przez połączenie grupy karboksylowej (-
COOH) jednego aminokwasu z grupą aminową (-NH2)
drugiego aminokwasu z wydzieleniem cząsteczki wody.
Przykład - powstawanie dipeptydu
alanino-alanina z alaniny
11
2010-05-06
wiązanie peptydowe
" Charakterystycznym wiązaniem, które powstaje przy
połączeniu się dwóch i więcej ze sobą aminokwasów jest
(-NH-CO-), zaznaczone na cząsteczce alanino-alaninie
ramką.
Po utworzeniu wiązania peptydowego między dwiema
cząsteczkami aminokwasów powstaje wolna grupa
aminowa (-NH2) oraz karboksylowa (-COOH). Obie
zatem mogą tworzyć dalsze wiązanie peptydowe z innymi
aminokwasami.
Dłuższy łańcuch powstaje z połączenia kilku
aminokwasów, czyli tzw. wielopeptyd, który można
przedstawić następująco
wiązanie peptydowe
12
2010-05-06
Właściwości
" chociaż aminokwasy przedstawia się jako związki o
wzorze H2NCHRCOOH zawierające w cząsteczce grupę
aminową i grupę karboksylową, to niektóre ich
właściwości zarówno fizyczne jak i chemiczne, nie są
zgodne z taką strukturą.
" aminokwasy, w przeciwieństwie do amin i kwasów
karboksylowych, są nielotnymi krystalicznymi ciałami
stałymi, które topią się z rozkładem w dość wysokiej
temperaturze
" aminokwasy są nierozpuszczalne w niepolarnych
rozpuszczalnikach, takich jak eter naftowy, benzen czy
eter dietylowy. W wodzie rozpuszczają się dobrze.
" wodne roztwory aminokwasów zachowują się podobnie
jak roztwory substancji o dużym momencie dipolowym
Wszystkie te właściwości aminokwasy
zawdzięczają istnieniu jonu obojnaczego.
13
2010-05-06
Aminokwasy i ich reakcje
chemiczne
" wszystkie aminokwasy są kwasami (alfa)-
aminokarboksylowymi; w dwóch przypadkach (proliny i
hydroksyproliny) grupa aminowa wchodzi w skład
pierścienia pirolidynowego.
" Ta wspólna cecha wyznacza zbiór wspólnych właściwości
chemicznych aminokwasów. Jedną z tych właściwości jest
zdolność do łączenia się w długie łańcuchy poliamidowe, z
których składa się białko.
" Stwierdzono, że chociaż aminokwasy przedstawia się jako
związki o wzorze H2NCHRCOOH zawierające w
cząsteczce grupę aminową i grupę karboksylową, to
niektóre ich właściwości zarówno fizyczne jak i
chemiczne, nie są zgodne z taką strukturą.
" aminokwasy, w przeciwieństwie do amin i
kwasów karboksylowych, są nielotnymi
krystalicznymi ciałami stałymi, które topią się
z rozkładem w dość wysokiej temperaturze
" aminokwasy są nierozpuszczalne w
niepolarnych rozpuszczalnikach, takich jak eter
naftowy, benzen czy eter dietylowy.
" W wodzie rozpuszczają się dobrze.
" wodne roztwory aminokwasów zachowują się
podobnie jak roztwory substancji o dużym
momencie dipolowym
14
2010-05-06
Podział białek
" Białka należą do związków chemicznych typu makromolekuł, czyli
wielkocząsteczkowych.
" Wśród składników żywych organizmów białka należą do
substancji, które posiadają decydujące znaczenie dla procesów
biochemicznych determinujących zjawiska życiowe.
" Ze względu na złożoną i wielopostaciową strukturę molekularną,
białka występują w różnych formach oraz wykazują różnorodność
właściwości biologicznych.
" Są zasadniczym i ilościowo najobficiej występującym składnikiem
komórek.
" W suchej masie ciała dorosłego człowieka zawartość białek sięga
56%. Białka są obecne w każdej komórce, we krwi, płynach
tkankowych i mózgowo-rdzeniowych, limfie itp.
Odgrywają dużą rolę w regulacji ciśnienia osmotycznego, stężenia
jonów wodorowych spełniając rolę buforów, dalej biorą udział w
krzepnięciu krwi i procesach odpornościowych. Białka jako
enzymy spełniają rolę katalizatorów, a jako hormony regulują
przemianę materii.
Wszystkie białka zawierają azot (ok. 16%), poza
tym węgiel, wodór, tlen, a często i inne
pierwiastki, np. siarkę, fosfor, żelazo i miedz
.
Białka dzieli się na dwie obszerne klasy;
" białka fibrylarne (inaczej włókniste lub
włókiennikowe)
" białka globuralne (inaczej białka kuliste lub
kłębuszkowe)
15
2010-05-06
Białka fibrylarne są materiałem
budulcowym organizmów zwierzęcych.
Głównymi białkami fibrylarnymi są:
" keratyna (białko znajdujące się we włosach,
paznokciach i mięśniach oraz rogach, kolcach i
piórach zwierząt)
" kalogen (białko znajdujące się w ścięgnach,
skórze, kościach i w tkance łącznej występującej
między komórkami). Cząsteczki tej grupy białek
są długie i nitkowate, mają skłonność do
układania się obok siebie i tworzenia włókien.
Białka globuralne są pofałdowane, dzięki
czemu tworzą zwarte jednostki, które
często przybierają kształty kuliste
" . Przedstawicielami tej grupy białek są:
" albuminy (albumina surowicy krwi, owoalbumina
występująca w białku jaja, laktoalbumina)
" glubuliny (globulina surowicy, fibrygen
krwi,globulina jaja występująca w białku jaja,
laktoglobulina).
16
2010-05-06
Kwasy
monoaminodikarboksylowe
kwas
Asp
asparginowy
Kwas
Glu
glutaminowy
" Białka zbudowane są z łańcuchów peptydowych w którym do co
trzeciego atomu jest przyłączony łańcuch boczny (R1, R2, R3, R4,...).
" Struktura łańcucha bocznego zależy od reszty określonego
aminokwasu, np. w przypadku glicyny jest to atom - H, alaniny -
grupa (-CH3), waliny - grupa (-CH(CH3)2), itd
Niektóre z tych bocznych łańcuchów zawierają grupy zasadowe, np.
grupę -NH2 i grupy kwasowe -COOH (patrz tablica 13.1).
Ze względu na obecność tych kwasowych i zasadowych łańcuchów
bocznych wzdłuż łańcucha peptydowego rozmieszczone są grupy
naładowane dodatnio lub ujemnie.
I właśnie ta charakterystyczna dla określonego białka sekwencja
łańcuchów bocznych, nadaje mu charakterystyczne właściwości
17
2010-05-06
Niektóre cząsteczki białek zawierają
fragmenty niepeptydowe (nazywane grupą
prostetyczną).
" Grupa prostetyczna jest ściśle powiązana ze
specyficzną biologiczną funkcją białka.
Na przykład grupą prostetyczną hemoglobiny jest
hem
18