"Азотовмісні органічні сполуки."
До азотовмісних органічних сполук відносяться аміни, амінокислоти, білки і нуклеїнові кислоти.
Вивчення першого із цих класів – амінів – необхідно для розуміння будови і властивостей амінокислот, котрі являються сполуками зі змішаними функціями і проявляють як властивості карбонових кислот, так і властивості амінів.
Амінокислоти – це «цеглинки», із яких побудовані молекули найважливіших біополімерів – білків. Багатоманітність функцій, що здійснюють білки в живих організмах, визначається їх хімічною структурою і фізико-хімічними властивостями.
Обов’язковим компонентом любої живої клітини наряду з білками являються також нуклеїнові кислоти, які мають важливе біологічне значення. З ними тісно пов'язаний поділ клітин, біосинтез білка, передача спадкової інформації.
- Аміни – це похідні аміака (NН3), в молекулі якого один, два чи три атома гідрогену заміщені ВВ радикалом.
Класифікація
По числу ВВ радикалів, заміщаючих атоми гідрогену в молекулі NН3, всі аміни можна розділити на три групи:
Аміни
|
Первинні
R – NН2
СН3 - NН2 метиламін |
Вторинні
R2
С2Н5 метилетиламін |
Третинні
R3
СН3 – N – СН3
С2Н5 диметилетиламін
|
Група NН2 називається аміногрупою.
Існують аміни, які містять дві, три і більше аміногруп, наприклад:
NН2 – СН2 – СН2 - NН2 1,2 диаміноетан (етилендиамін)
Номенклатура первинних амінів
|
Формула |
Які похідні аміака |
Які похідні вуглеводнів |
|
СН3 – NН2
1 2 3 СН3 – СН – СН3
NН2
|
Метиламін
Ізопропіламін |
Амінометан
2 амінопропан
|
І з о м е р і я
- Ізомерія ланцюга: СН3 – СН2 – СН - NН2
СН3
СН3
СН3 – С – NН2
СН3
- Ізомерія положення функціональної групи:
СН3 – СН2 – СН2 – СН2 – NН2
Н3С – СН – СН2 – СН3
NН2
- Ізомерія між типами амінів:
СН3 – СН2 – NН – СН2 – СН3
Вторинний амін
СН3 – N – СН2 – СН3
СН2
Третинний амін
Фізичні властивості
Нижчі насичені первинні аміни – газоподібні речовини, мають запах аміака, гарно розчинні у воді. Аміни з великою молекулярною масою – рідини, або тверді речовини, розчинність їх в воді із збільшенням молекулярної маси зменшується.
Хімічні властивості
По хімічним властивостям аміни схожі на аміак:
- Взаємодія з водою - утворення гідроксидів заміщеного амонію:
Н Н +
- + -
НО -- Н + N – Н Н – N – Н ОН
Н Н
Розчин аміаку в воді має слабкі лужні властивості. Аміни – органічні основи.
Н Н + Н +
+ - - -
СН3 – N : + Н -- ОН СН3 – N – Н ОН СН3 – N – Н + ОН
Н Н Н
СН3NН2 + Н2О [СН3NН3]ОН [СН3NН3]+ + ОН-
Метиламін гідроксид метил- йон метил-
амонію амонію
Розчинні аміни – більш сильні основи, ніж аміак.
- Взаємодія з кислотами – утворення солей (реакція нейтралізації).
Як основа аміак з кислотами утворює солі амонія:
NН3 + НСl = NН4Сl (хлорид амонію)
Аналогічно при взаємодії амінів з кислотами утворюються солі заміщеного амонію:
СН3NН2 + НСl = [СН3NН3]Сl (СН3NН3)+ + Сl-
метиламін соляна хлорид метил-
(основа) к-та амонію (сіль)
Луги, як більш сильні основи, витісняють аміак і аміни із їх солей:
NН4Сl + NаОН = NН3 + NаСl + Н2О
[СН3NН3] Сl + NаОН = СН3NН2 + NаСl + Н2О
Анілін – найпростіший представник первинних ароматичних амінів:
NН2
Амінобензол (як похідне бензола),
О феніл амін (як похідне аміака).
Фізичні властивості
Анілін – безбарвна масляниста рідина з характерним запахом, малорозчинний у воді, отруйний.
Хімічні властивості
Основні властивості у аніліна виражені дуже слабо, так як дає про себе знати вплив бензольного ядра на аміногрупу.
|
Н
..
|
Неподілена електронна пара атома нітрогену притягується π-електронною системою ядра (ефект спряження), тому електронна щільність на атомі нітрогену зменшується.
Основні властивості зменшуються. |
І. Реакції за участі аміногрупи
|
а) |
|
|
|
_
|
|
Гідроксид феніламонію (дуже слабка
основа, не змінює забарвлення індикатора)
|
б) |
|
|
|
Сl
|
|
|
Хлорид феніл амонію
ІІ. Реакції за участі бензольного кільця
Аміногрупа як замісник І рода полегшує реакції заміщення в бензольному ядрі, при цьому замісники становляться О орто – і пара – положеня до аміногрупи.
|
NН2
|
|
NН2
Вr
|
+ 3Н Вr
2,4,6 Триброманілін |
|
Добування аніліна
Анілін та інші первинні ароматичні аміни добувають за допомогою реакції, відкритої в 1842 р. російським хіміком Н.Н.Зініним.
Реакція Зініна – це метод добування ароматичних амінів (в тому числі аніліна) відновленням нітросполук:
|
Нітробензол |
кат., t0
(в момент виділення) |
NН2
Анілін |
+ 2Н2О |
|
|
Це загальний, але не єдиний спосіб добування ароматичних амінів.
Застосування аніліну
|
Вибухові речовини
Пластмаси |
Фотореактиви |
Барвники
Лікарськи речовини (сульфаніламідні препарати) |
- це похідні ВВ, що містять аміногрупи (- NН2 ) і карбоксильні групи О
(- С ).
ОН
Загальна формула: (NН2 )m R (СООН)n , де m і n найчастіше всього дорівнюють 1 або 2. Таким чином амінокислоти являються сполуками зі змішаними функціями.
Класифікація
- По числу функціональних груп:
NН2
Моноамінокарбонові кислоти R m = 1, n = 1
СООН
(NН2)2
Диаміномонокарбонові кислоти R m = 2, n = 1
СООН
NН2
Моноамінодикарбонові кислоти R m = 1, n = 2
(СООН)2
- По положенню аміногрупи:
α - амінокислоти, γ β α О
наприклад СН3 - СН2 - СН - С
ОН
NН2
γ β α О
β - амінокислоти СН3 - СН2 - СН - С
ОН
NН2
γ β α О
γ – амінокислоти СН2 - СН2 - СН2 - С
ОН
Залишки ≈ 20 α – амінокислот входять до складу білків.
Амінокислоти організму
|
Замінимі Синтезуються в організмі людини, до них відносяться: гліцин, аланін, глутамінова к-та, серин, аспарагінова к-та, тирозин, цистеїн.
|
Не замінимі Не синтезуються в організмі людини, поступають з їжею. До них відноситься: валін, лізин, фенілаланін. |
Фізичні властивості
Амінокислоти – б/б кристалічні речовини, гарно розчинні у воді t0 плавлення 2300 - 3000. Багато α – амінокислот солодкі на смак.
Хімічні властивості
- R -
Основні властивості Кислотні властивості
Амфотерні властивості
- Взаємодія з основами і з кислотами:
а) як кислота (за участі карбонільної групи):
О О
СН2 – С + NаОН СН2 – С + Н2О
ОН О – Nа
NН2 NН2
Гліцин Гліцинат натрію (сіль)
б) як основа (за участі аміногрупи):
О О +
СН2 – С + Н+Сl- СН2 - С Сl-
ОН ОН
NН2 NН3
. .
Гліцин Солянокислий гліцин
2 . Взаємодія амінокислот однієї з одною – з утворенням пептидів:
О
О О кат., t0 О
R – СН – С + R1 - СН - С R - СН – С – N – СН – С + Н2О
[ОН ОН ОН
NН2 Н]-N-Н NН2 Н R1
Пептидний зв'язок
(амідний зв'язок)
Дві амінокислоти утворюють дипептид:
О
О О О
СН2 – С + СН3 – СН – С СН2 – С – N – СН – С + Н2О
[ОН ОН ОН
NН2 Н]- N-Н NН2 Н СН3
Гліцин аланін гліцилаланін
Так можуть утворюватися поліпептиди.
Загальна формула пептидів: О R
О
R – СН – (С – N – СН)n – С
ОН
NН2 Н
П е п т и д и
|
Олігопептиди (містять до 10 амінокислотних залишків) |
Поліпептиди (більш 10 амінокислотних залишків) |
Деякі амінокислоти нормальної будови застосовують для виготовлення синтетичних волокон (поліамідних).
Із α – амінокапронової кислоти добувають полімер капрон.
Із капронової смоли – пластмасові вироби.
Формули та назви деяких α - амінокислот,
залишки яких входять до складу білків
М о н о а м і н о к а р б о н о в і
|
|
Номенклатура
|
|
СН2 – С
NН2
NН2
СН2 – СН – С
ОН NН2
ОН SН NН2
СН3 – СН-- СН – С
СН3 NН2
ОН |
Аміноетанова Аміноуксусна Гліцин кислота кислота (глікокол)
2-Амінопропанова α-Амінопропіоно- Аланін кислота ва кислота
2-Аміно-3-гідро- α-Аміно- β-гідро- Серин ксипропанова ксипропіонова кислота кислота
2-Аміно-3-мер- α-Аміно- β-мер- Цистеїн каптопропанова каптопропіонова кислота кислота
2-Аміно-3-метил- α-Аміноізовале- Валін бутанова ріанова кислота кислота
2-Аміно-3-феніл- α-Аміно- β-феніл- Феніл- пропанова пропіонова аланін кислота кислота
2-Аміно-3-(n-гідро- α-Аміно- β-(n-гідро- ксифеніл)-пропано- ксифеніл)-пропіоно- Тирозин ва кислота ва кислота |
М о н о а м і н о д и к а р б о н о в і
|
|
Номенклатура
замісникова раціональна тривіальна |
|
NН2
|
Амінобутан- Аміноянтар- Аспарагіно- діова к-та на к-та ва к-та |
|
NН2 |
2-Амінопентан- α-Аміноглута- Глутамі- діова к-та рова кислота нова к-та |
Д и а м о н о м о н о к а р б о н о в а
|
СН2 – (СН2)3 – СН – С
NН2 NН2 |
2,6-Диаміногек- α,ε-Диаміно- санова капронова Лізин кислота кислота |
Хімічні властивості
В радикалах амінокислотних залишків білки містять різні функціональні групи, котрі здатні вступати в різні реакції. Білки вступають в реакції окиснення – відновлення, етерифікації, алкірування, нітрування, утворюють солі з кислотами і з основами (білки амфотерні).
1 ) Г і д р о л і з б і л к і в
Н+, t0 + Н+, t0
Білки + Н2О Поліпептиди + Н2О Олігопептиди +
Н+, t0 + Н+, t0
+ Н2О Дипептиди + Н2О α - амінокислоти.
2 ) О с а д ж е н н я б і л к і в
а) о б о р о т н е:
Білок в спирт, солі Nа+, К+, VН4+ Осад
розчині +Н2О білка
б) н е о б о р о т н е (необоротна денатурація):
Білок в солі важк. Ме, луги Білок зі зміненою вторинною і
розчині кислоти, УФ промені, γ промені, t0 третинною структурою
Наприклад альбумін – білок яйця при t0 60-700 осаджується із розчину (втрачаючи здатність розчинятися у воді).
3 ) Кольорові реакції (якісні) на білки
а) ксантопротеїнова реакція ( на залишки амінокислот, що містять
бензольне ядро)
Б. + НNО3 (конц). жовте забарвлення
Н О Н О
N – СН – С - - N – СН – С –
СН2 СН2
+ НNО3(конц).
зал. -Н2О
фенілаланіна NО2 (жовтий колір)
б) біуретова реакція (на пептидні зв'язки)
Б. + СuSО4 + NаОН Яскраво-фіолетове забарвлення
насич. конц.
в) цистеїнові реакція (на залишки амінокислот, що містять сірку)
Б. + NаОН + Рb(СН3СОО)2 Чорне забарвлення
ацетат свинцю
про публікацію авторської розробки
Додати розробку