химический каталог




Органическая химия. Часть 1. Нециклические соединения

Автор Ю.С.Шабаров

и, а не чистые энантиомеры, которые обладают активностью, необходимой для практического использования*.

Известно очень много методов синтеза аминокислот. Ниже будут рассмотрены только наиболее важные и поучительные.

Аминолиз галогенкарбоновых кислот-нуклеофиль-ное замещение галогена в "них, является старейшим методом синтеза аминокислот:

R—CH(Hal)—СООН N"3 + Нг°; > R CH(NH,)—СООН. 2) рН = 6,5

Hal = Cl и Вг.

Этот способ, вообще говоря, применим и для синтеза аминокислот с любым удалением аминной группы от карбоксильной. Однако соответствующие галогензамещенные кислоты обычно менее доступны, чем а-галогензамещенные (см. разд. 6.1.2). Выходы составляют 60-70%, если применять десятикратный избыток аммиака и реакцию проводить в присутствии карбоната аммония.

Более удобной является реакция эфиров галогенкарбоновых кислот с фталимидом калия с последующим расщеплением получающегося фталильного производного гидразином (см. разд. 18.2.2).

1) rchc00r'

0К^)Т&н!-> RCHC00R' .

С0 NH2

Также достаточно давно используют метод синтеза а-амино-кислот, основанный на реакции циангидринного синтеза (см. разд. 4.2.1). Соответствующий альдегид обрабатывают водным раствором смеси цианида калия и хлорида аммония. Промежуточно образующийся циангидрин в условиях реакции пре-

* На практике рацематы часто не разделяют, а применяют их как таковые, имея в виду, что будет использован как активное начало лишь один из изомеров.

450

терпевает сначала замещение гидроксильной группы на амин-ную, а затем гидролиз цианогруппы:

RCHO

K.CN + NH4C1 + Н20 *± HCN + NH4OH + KC1 -*¦

-> [RCH(OH)CN —> RCH(NH2)CN] - RCH(NH2)COOH.

Эфиры а-аминокислот, а из них и сами аминокислоты, могут быть получены из легкодоступных эфиров глицина. Для этой цели последние (обычно этиловый эфир) сначала обрабатывают бензальдегидом. Полученное бензилиденовое производное (такие соединения обычно называют основаниями Шиффа-см. разд. 14.4), подвергают депротонированию действием сильного основания, например литийдиизопропиламина (см. разд. 4.2.3) или трет-бутнлата калия при низкой температуре, а затем - алкили-рованию и гидролизу в кислой среде:

CH.CHO (СНОСОК NH2CH2COOC2H5 -5-?-C6H5CH=NCH2COOC2H5 -- —

Н,0 в ТГФ; -78°С

RCH,Hal

-> [C6H5CH=NCHCOOC2H5]

L 6 5 + 2 — KHal

-> C6H5CH=NCH(CH2R)COOC2H5 " Нз°+ <нс|>' > RCH2CH(NH2)COOC2H5.

2) рН - 6,5

Hal = Cl и Br.

Для получения а-аминокислот большое значение имеют синтезы с малоновым эфиром; существуют два метода. Исходными веществами для первого служат алкилмалоновые эфиры (синтез-см. разд. 6.2.1). В две стадии из них получают азиды типа /, которые с помощью перегруппировки Курциуса (см. разд. 6.1.3.3) превращают в соответствующие а-аминокислоты:

RCH (COOC2H5)2 RCHCOOC2H5 HN°2 .

C0NHNH2

—»RCHC00C2H5_N"^C02> RCHCOOC2H5 . C0N3 NH2

Второй метод заключается в нитрозировании малонового эфира, восстановлении полученного производного в аминома-лоновый эфир, последующем ацилировании и затем - алкилировании. Из приготовленного таким путем N-ацетилалкилмало-нового эфира целевое соединение - а-аминокислоту - получают кислотным гидролизом при нагревании:

29»

451

, ч 0 hno2; . . 1) (сн3со)2о;

н2с(соос2н5)2-^-h2nch(cooc2h5)2 2)czh50-3)rch2ha,' ^rch2c(cooc2h5)2 еН2нУн--со2 ' R'ch2chcooh .

NHCOCH3 NH2

Hal = CI и Br; R = Alk и -(CH^n COOC2H5;

Rr=Alk. -(CH2)nCOOH

Аминокислоты могут быть также синтезированы восстановительным аминированием кетонокислот. Реакция протекает таким же образом, как и в случае кетонов (см. разд. 4.2.1). В качестве поставщика водорода используют обычно не каталитически возбужденный водород, как в случае кетонов, a NaBH4:

NaBH,

НООССН2СН2С(0)СООН + NH3 -HOOCCH2CH2CH(NH2)COOH.

Р-Аминокислоты получают присоединением аммиака к а,Р-непредельным кислотам и их производным (см. разд. 6.1.4):

СН2=СНСООН + 2NH3 —> NH2CH2CH2COONHX.

Получение а,Р-непредельной кислоты и взаимодействие ее с аммиаком можно проводить в одну стадию, если конденсировать малоновую кислоту с альдегидом (см. разд. 6.2.1) в присутствии аммиака как основания:

RCHO + Н2С(СООН)2 [RCH=C(COOH)2 >

-> RCH=CHCOOH] RCH(NH2)CH2COOH.

Для синтеза аминокислот с более удаленной от карбоксила аминной группой могут быть использованы соответствующим образом замещенные галогенкарбоновые кислоты и их производные, продукты теломеризации этилена с тетрахлоридом углерода (см. разд. 1.2.3.1), а также продукты перегруппировки Бекмана оксимов циклических кетонов (см. разд. 10.2.6).

Как уже отмечалось, а-аминокислоты, полученные синтетическим путем, представляют собой рацематы, в которых природной, а потому и активной, компонентой является лишь один из энантиомеров. В связи с этим разделение рацематов представляет собой актуальную задачу.

Один из простейших методов ее решения состоит в ацетилировании рацемата и последующей обработке ацетильного произ-

452

водного ферментом ацилазой (выделяют из почек), последняя деацетилирует только природную форму а-аминокислоты. Из образовавшейся смеси свободной а-аминокислоты и ее N-аце-тильного производного первую легко выделить (см. разд. 8.1.2):

г(сНзС01г0 Ацилаза

2RCHC00H ^ >г > 2RCНСООН ->

| -Сн3С00Н |

NH2 NHCOCH3

Выделение

-> RCHCOOH + RCНСООН -> RCHC00H

II I NH2 NHCOCH3 NH2

L - Форма о - Форма L - Форма

S-Конфи- Я-Конфи-гурация гурация Для того, чтобы рацемат полностью перевести в L-форму второй антипод деацетилируют (гидролизом) и затем переводят снова в рацемат с помощью специфических ферментов или химическим путем. Операции разделения рацемата а-аминокислоты и рацемизации ее D-формы повторяют необходимое число раз.

В настоящее время разделение рацематов а-аминокислот осуществляют в промышленном масштабе. Для этого широко используют хроматографическое разделение на носителях с хи-ральными группами с помощью закрепленных (обычно говорят иммобилизованных) на носителях ферментов, а также методы селективной кристаллизации. Помимо этого достаточно часто применяют химические методы расщепления рацематов (см. разд. 8.1.2).

8.2.2. Свойства

Наличие в молекулах аминокислот одновременно карбоксильной и аминной групп приводит к появлению ряда специфических свойств, которые, естественно, проявляются особенно ярко в случае а-аминокислот, в молекулах которых эти группы максимально сближены. Поскольку, как уже упоминалось, а-аминокислоты играют чрезвычайно важную роль в процессах жизнедеятельности, на них и будет обращено главное внимание в настоящем разделе.

8.2.2.1. Кислотно-основные свойства. Спектральные характеристики

Аминокислоты содержат в своей молекуле одновременно группы, обладающие кислотными (карбоксильная) и основными (аминная) свойствами. По этой причине они претерпевают внут-

453

римолекулярную протонизацию - протонирование и существуют в виде диполярного иона или, как его часто называют, цвит-тер-иона (от нем. zwitter-двуполый, гибридный):

NH2—СН(К)СООН —»• H3N—CH(R)—COO

Диполярный или цвиттер-ион

Цвиттер-иопы аминокислот являются разновидностью внутренних солей и обладают рядом свойств, характерных для солей. В частности, они обладают большими дипольными моментами, растворимы в воде, но нерастворимы в неполярных растворителях, являются кристаллическими веществами с высокими температурами плавления. Помимо этого они являются амфотер-ными: в водных растворах диполярный ион аминокислоты может присоединять протон, образуя катион, а также терять его, превращаясь в анион.

В кислых растворах:

H3N—CH(R)—COO + Н+ +± H3N—CH(R)—СООН. В щелочных растворах:

H3N—CH(R)—COO + ОН - ?± H2N CH(R)—COO + H20.

Следует иметь в виду, что водные растворы а-аминокислот в большинстве случаев будут слабокислыми, поскольку кислотность кислой группы диполярного иона (H3N) больше, чем основность основной (СОО~)*:

H3NCH(R)COO + Н20 +± H2NCH(R)COO + Н36.

При'низких (кислых) значениях рН аминокислоты существуют в виде катионов, а при высоких (щелочных)-в виде анионов. Следовательно, должно существовать некоторое промежуточное значение рН, при котором аминокислота будет нейтральной частицей-диполярным ионом. Это значение рН называют изо-электрической точкой и обозначают обычно как р/:

H3N—CH(R)COOH tt H3N—CH(R)COO *± H2N —CH(R)COO. Низкие Изоэлектрическая Высокие

значения рН точка значения рН

Положение изоэлектрической точки аминокислот зависит от их строения. Оно никогда не бывает равным точно 7, поскольку, как уже было отмечено выше, карбоксильная группа в молекулах аминокислот проявляет более сильно свои кислые свойства,

* а-Аминокислоты являются более сильными кислотами, чем соответствующие карбоновые, не содержащие аминогруппы, и более слабыми основаниями, чем соответствующие амины, не содержащие карбоксильной группы.

454

чем аминогруппа основные. Для пятнадцати аминокислот из двадцати наиболее важных значение р/ находится в области 5,0-6,5. Две аминокислоты, в молекулах которых радикал R содержит карбоксильную группу (R = СН2СООН-аспарагиновая кислота и R = СН2СН2СООН-глутаминовая кислота),

страница 81
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89

Скачать книгу "Органическая химия. Часть 1. Нециклические соединения" (7.95Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
лечение простатита в юао москвы
дизайн интерьера комнаты под домашний кинотеатр
апарт роза хутор сочи
наклейки pirelli на шины

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(14.12.2017)