Os aminoácidos podem ser alquilados no grupo amino com halogenetos de alquila (geralmente iodeto de alquila). Por exemplo, por alquilação da glicina pode-se obter ácido metilaminoacético - sarcosina, que é encontrado na forma ligada em algumas proteínas.

Com excesso de iodeto de metila, forma-se um sal de amônio quaternário:

3. Ação do ácido nitroso (desaminação in vitro).

A reação prossegue da mesma forma que quando as aminas primárias alifáticas interagem com o ácido nitroso - o nitrogênio é liberado e o grupo amino é substituído por um grupo hidroxila:

Desta forma, a relação estrutural dos aminoácidos com os hidroxiácidos correspondentes pode ser estabelecida. A quantidade de α-aminoácido que reagiu é determinada pelo volume de nitrogênio liberado (método Van-Slyke) .

4. Interação com aldeídos.

Os α-aminoácidos, como as aminas primárias, reagem com aldeídos para formar iminas substituídas (bases de Schiff). A reação prossegue através da etapa de formação de carbinolaminas.

Quando os α-aminoácidos interagem com o formaldeído, formam-se carbinolaminas relativamente estáveis ​​​​- derivados de N-metilol, cujo grupo carboxila livre pode ser titulado com álcali.

O formaldeído, ingerido em excesso, promove a abstração de um próton do grupo NH 3 + do íon bipolar e combina-se facilmente com o grupo amino livre (não protonado), formando um derivado estável do metilol.

A titulação de um aminoácido com excesso de formaldeído (titulação de formol) é um método analítico (método Sørensen), com o qual, em particular, é monitorada a formação de aminoácidos livres no processo de hidrólise de proteínas.

5. Interação com dinitrofluorobenzeno (dnfb).

Uma reação importante do grupo α-amino é a sua reação com 2,4-dinitrofluorobenzeno (DNPB) em solução levemente alcalina, que foi usada pela primeira vez por Frederick Sanger para rotular quantitativamente os grupos amino de aminoácidos e peptídeos. Esta reação prossegue pelo mecanismo de substituição nucleofílica.

O produto da reação é intensamente colorido amarelo. Esta reação é de valor excepcional para identificar os aminoácidos N-terminais das cadeias polipeptídicas.

Todas as reações acima do grupo amino de aminoácidos podem ser representadas pelo seguinte esquema:

Reações de grupos funcionais contidos em radicais de aminoácidos

Os aminoácidos também sofrem reações típicas dos grupos funcionais presentes em seus radicais. Por exemplo, para os grupos SH da cisteína, o grupo hidroxila da tirosina e treonina e o grupo guanidina da arginina.

1. Reações do grupo sulfidrila (tiol).

O grupo sulfidrila é caracterizado por uma reatividade excepcionalmente alta. Por exemplo, quando a cisteína é exposta a concentrações insignificantes de alguns íons de metais pesados, formam-se mercaptídeos.

Em soluções alcalinas, a cisteína perde facilmente um átomo de enxofre. Assim, quando a cisteína é aquecida com acetato de chumbo em solução alcalina, forma-se um precipitado preto de sulfeto de chumbo. Esta reação é usada para detectar o grupo sulfidrila em peptídeos e proteínas.

O grupo tiol da cisteína é facilmente oxidado para formar um dissulfeto. Este processo pode ser representado pelo seguinte diagrama:

As ligações dissulfeto, adicionando dois átomos de hidrogênio, transformam-se em grupos sulfidrila (tiol):

Consideremos este processo usando o exemplo da conversão de cisteína em cistina:

Na cistina, sob a ação de agentes redutores, a ligação dissulfeto é quebrada e duas moléculas de cisteína são formadas:

D a ligação issulfeto também pode estar sujeita à oxidação sob a influência de agentes oxidantes agressivos como, por exemplo, super-

ácido fórmico (). Como resultado, o ácido cisteico é formado:

Descarboxilação

A descarboxilação de ácidos carboxílicos ocorre facilmente se houver um grupo retirador de elétrons na posição a da carboxila, como COOH, NO 2, CCl 3 e outros. Nos aminoácidos, o grupo amônio NH 3 + serve como aceptor de elétrons. A reação é realizada aquecendo a-aminoácidos na presença de sais de Cu(II) e absorventes dióxido de carbono.

Nos organismos vivos, esse processo ocorre sob a ação de enzimas - descarboxilase e piridoxal fosfato e leva à formação de aminas biogênicas.

Esterificação

A esterificação de aminoácidos com álcoois é catalisada pelo gás cloreto de hidrogênio. Os sais de amônio resultantes de ésteres de aminoácidos são convertidos em compostos neutros, agindo sobre eles bases orgânicas, por exemplo, trietilamina.

Formação de amida

A presença de dois grupos funcionais em uma molécula de aminoácido determina a reação de acilação intermolecular com formação de amidas. A ligação resultante é chamada de ligação peptídica e os compostos são chamados de peptídeos ou polipeptídeos.

> Propriedades específicas

Relação dos aminoácidos com o calor

Aminoácidos com diferentes arranjos mútuos de grupos amino e carboxila comportam-se de maneira diferente quando aquecidos. a-Os aminoácidos dimerizam e formam produtos cíclicos - dicetopiperazinas. Neste caso, ocorre acilação mútua do grupo amino de uma molécula de aminoácido com o grupo carboxila de outra molécula.

Quando aquecidos, os g-aminoácidos são convertidos em lactamas - produtos da acilação intramolecular do grupo amino com carboxila.

Os b-aminoácidos separam a molécula de amônia e dão ácidos a, b-insaturados.

Reação da ninidrina (reação de Ruemann)

Quando os a-aminoácidos são brevemente aquecidos com ninidrina em água, observa-se uma mudança na cor da solução de incolor para violeta devido à formação do pigmento ninidrina (púrpura de Ruemann). Esta reação qualitativa é usada para identificação visual de a-aminoácidos em cromatogramas de camada fina e em papel.

Formação de complexos

a-Aminoácidos formam sais intracomplexos com cátions metálicos. Por exemplo, a glicina reage com hidróxido de cobre recentemente precipitado para produzir uma solução azul de glicinato de cobre.

Aminoácidos aromáticos

Assim como as arilaminas, os aminoácidos aromáticos são alquilados, acilados e diazotados no grupo amino. Semelhante a outros ácidos carboxílicos substituídos, os aminoácidos aromáticos são convertidos em ésteres e amidas no grupo carboxila. Prestemos atenção a algumas propriedades específicas do ácido antranílico que permitem sua utilização em síntese orgânica. Assim, é o composto inicial em um dos métodos mais convenientes para geração de desidrobenzeno. A diazotização do ácido antranílico com nitritos de alquila produz o sal de diazônio zwitteriônico, que se decompõe termicamente ou fotoquimicamente para formar o desidrobenzeno.

Quando aquecidos, os α-aminoácidos, e ainda mais facilmente seus ésteres, formam amidas cíclicas chamadas dicetopiperazinas:

-Aminoácidos, quando aquecidos, separam a amônia e formam ácidos insaturados:

Quando os aminoácidos ,  e  são aquecidos, formam-se amidas cíclicas internas - lactâmicos:

1. Transformações bioquímicas de aminoácidos

O excesso de aminoácidos no corpo é destruído por meio de reações que fornecem energia à célula. As transformações biológicas dos α-aminoácidos realizadas no organismo (in vivo) sob a ação de diversas enzimas são caracterizadas pelas seguintes reações: transaminação (transaminação), desaminação e descarboxilação.

Transaminação desempenha um papel importante na biossíntese de aminoácidos nas plantas. Consiste na conversão mútua de grupos amino e grupos carbonila sob a ação de enzimas transaminases:

A reação de transaminação é uma ligação entre os processos metabólicos de proteínas (-aminoácidos) e carboidratos (-oxoácidos). Com a ajuda desta reação, o conteúdo de α-aminoácidos nas células é regulado.

A reação mais comum e importante de aminoácidos no grupo α-amino é desaminação. Além da amônia, os produtos de desaminação incluem ácidos carboxílicos, hidroxiácidos e oxoácidos. A desaminação pode ocorrer de forma oxidativa ou não oxidativa. Desaminação não oxidativa encontrado principalmente em bactérias e fungos. Por exemplo, a conversão de ácido aspártico em ácido fumárico pela enzima aspartase:

O mais predominante é desaminação oxidativa, que ocorre em duas etapas. Primeiro, o aminoácido é oxidado pela enzima desidrogenase em um iminoácido intermediário instável, que na presença de água é convertido em cetoácido e amônia:

O processo de eliminação do grupo carboxila dos aminoácidos na forma de CO 2 é denominado descarboxilação. A descarboxilação de aminoácidos ocorre com relativa facilidade nos tecidos de animais e plantas, mas é especialmente difundida em microrganismos. As reações de descarboxilação são irreversíveis, catalisadas por enzimas - aminoácidos descarboxilases, os produtos da reação são aminas:

Essas aminas possuem alta atividade fisiológica e são chamadas aminas biogênicas. Por exemplo, quando a histidina é descarboxilada, forma-se histamina, o que causa aumento da atividade das glândulas endócrinas e reduz a pressão arterial:

1. Polipeptídeos

Polipeptídeos – estas são amidas formadas como resultado da interação de grupos amino e grupos carboxila de aminoácidos individuais. Ligação amida nessas conexões é chamado ligação peptídica. Dependendo do número de resíduos de aminoácidos incluídos na molécula peptídica, distinguem-se dipeptídeos, tripeptídeos, tetrapeptídeos, etc. até polipeptídeos.

A sequência de resíduos de aminoácidos em uma molécula peptídica afeta suas propriedades. Assim, quando dois aminoácidos interagem, é possível a formação de quatro dipeptídeos que diferem em suas propriedades físicas e químicas. Por exemplo, a interação de glicina (Gly) e alanina (Ala) pode produzir os seguintes dipeptídeos:

Cada cadeia peptídica linear possui um grupo amina livre em uma extremidade e um grupo carboxila livre na outra extremidade. Um resíduo de aminoácido com um grupo amino livre (em proteínas naturais este é um grupo -amino) é chamado N-fim; o resíduo contendo um grupo carboxila livre é chamado C-terminal. O nome do polipeptídeo é composto pelos nomes dos aminoácidos constituintes, que são listados sequencialmente, começando pelo resíduo N-terminal. Neste caso o sufixo em nos nomes dos aminoácidos é substituído por um sufixo lodo, e apenas o aminoácido C-terminal retém o sufixo em. Por exemplo, no tetrapeptídeo abaixo

a glicina é o aminoácido N-terminal e a valina é o aminoácido C-terminal.

Os polipeptídeos são encontrados em animais e humanos, sendo na maioria das vezes produtos da degradação de proteínas. Representantes dos “menores” peptídeos são dipeptídeo carnosina(-alanilhistidina), encontrada em músculos de animais e humanos, e glutationa tripeptídica(-glutamilcisteinilglicina), que é encontrada em todos os animais, plantas e bactérias.

Vários peptídeos desempenham papéis biológicos importantes. Estes incluem, por exemplo, o decapeptídeo, conhecido como gramicidina C – agente antibiótico, hormônios hipofisários ocitocina, vasopressina e hormônio adrenocorticotrófico. O polipeptídeo mais importante é insulina - insulina hormônio pancreático que reduz o açúcar no sangue. A falta de insulina causa diabetes.

O estudo dos peptídeos foi realizado principalmente como uma etapa necessária no estudo das proteínas. Assim, surgiram dois aspectos da química dos peptídeos: o estabelecimento de sua estrutura e a abordagem para sua síntese laboratorial. Para descobrir a estrutura de um determinado peptídeo, é necessário saber quais aminoácidos estão incluídos em sua composição, quantos aminoácidos de cada tipo existem e qual a sequência dos compostos de aminoácidos.

Métodos puramente químicos em combinação com métodos de análise físico-químicos modernos ajudam a responder a essas perguntas.

Peptídeos de uma determinada estrutura não podem ser sintetizados por condensação direta de α-aminoácidos, uma vez que a reação de apenas dois aminoácidos diferentes produz quatro dipeptídeos diferentes. Além disso, a ligação peptídica, como qualquer ligação amida, é hidrolisada com relativa facilidade e o equilíbrio é fortemente deslocado para a sua hidrólise, portanto, não os próprios aminoácidos, mas seus derivados mais reativos são utilizados para a síntese de peptídeos. Essa técnica é chamada ativação do aminoácido.

A síntese de um peptídeo com uma determinada sequência de aminoácidos só é possível se os grupos amina e carboxila que não deveriam participar da reação forem “protegidos” antecipadamente. É claro que os grupos de proteção devem ser facilmente removidos quando não forem mais necessários.

Assim, para a síntese direcionada de peptídeos de uma determinada estrutura, são utilizados os seguintes métodos:

a) proteção do grupo amino do componente anterior;

b) proteção do grupo carboxila do componente subsequente;

c) ativação da carboxila do componente anterior (mais frequentemente) ou do grupo amino do componente subsequente (menos frequentemente);

d) condensação das derivadas resultantes;

e) desproteção, obtendo o peptídeo requerido.

Os grupos de proteção devem satisfazer dois requisitos: facilidade de introdução e facilidade de remoção quando não forem mais necessários.

A síntese de peptídeos não só permite a obtenção de novos representantes desta classe de compostos, mas também abre caminho para a síntese de substâncias naturais complexas - antibióticos e proteínas. Atualmente, vários métodos foram desenvolvidos para ativar e proteger grupos funcionais. Vejamos alguns deles.