Ισολευκίνη

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
Ισολευκίνη
L-Isoleucin - L-Isoleucine.svg
L-isoleucine-3D-balls.png
Γενικά
Όνομα IUPAC 2-αμινο-3-μεθυλοπεντανικό οξύ
Άλλες ονομασίες Ισολευκίνη
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος C6H13NO2
Μοριακή μάζα 131,17 amu
Σύντομος
συντακτικός τύπος
CH3CH2CH(CH3)CH(NH2)COOH
Συντομογραφίες ile, I
Αριθμός CAS 73-32-5
SMILES CCC(C)C(N)C(=O)O
InChI 1S/C6H13NO2/c1-3-4(2)5(7)6(8)9/h4-5H,3,7H2,1-2H3,(H,8,9)/t4-,5-/m0/s1
Αριθμός EINECS 200-773-6
Αριθμός UN 04Y7590D77
PubChem CID 791
ChemSpider ID 6067
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης >175
Οπτικά ισομερή 4
Φυσικές ιδιότητες
Διαλυτότητα
στο νερό
διαλυτή
Εμφάνιση λευκό κρυσταλλικό στερεό
Χημικές ιδιότητες
Η κατάσταση αναφοράς είναι η πρότυπη κατάσταση (25°C, 1 Atm)
εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά

Η ισολευκίνη ή 2-αμινο-3-μεθυλοπεντανικό οξύ (συμβολίζεται με Ile ή I)[1] είναι ένα α-αμινοξύ με σύντομο συντακτικό τύπο CH3CH2CH(CH3))CH(NH2)COOH. Η ισολευκίνη είναι ένα από τα πρωτεϊνικά αμινοξέα. Οι τριπλέτες της είναι: AUU, AUC και AUA. Ανήκει στα απαραίτητα αμινοξέα, δηλαδή σε αυτά που δεν μπορεί να βιοσυνθέσει ο ανθρώπινος οργανισμός και πρέπει να λαμβάνονται έτοιμα, με την τροφή. Επειδή το τμήμα του μορίου της από το #2 άτομο άνθρακα και μετά [R = CH3CH2CH(CH3)-, δηλαδή δευτεροταγές βουτύλιο] είναι ένα αλκύλιο, ταξινομείται στα «υδρόφοβα» αμινοξέα. Είναι ένα σημαντικό συστατικό υπομονάδων της φερριτίνης, της αστακίνης και άλλων αμυντικών και μεταφορικών πρωτεϊνών.

Ισομέρεια[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με βάση το χημικό τύπο της, C6H13NO2, έχει πολλά ισομερή θέσης, τα σημαντικότερα από τα οποία είναι τα ακόλουθα αμινοξέα:

  1. 6-αμινεξανικό οξύ
  2. Λευκίνη

Δομή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Δεσμοί[2]
Δεσμός τύπος δεσμού ηλεκτρονική δομή Μήκος δεσμού Ιονισμός
C-H σ 2sp3-1s 109 pm 3% C- H+
C#1'-C#3 σ 2sp3-2sp3 154 pm
C#5-C#4 σ 2sp3-2sp3 154 pm
C#4-C#3 σ 2sp3-2sp3 154 pm
C#3-C#2 σ 2sp3-2sp3 154 pm
C#2-C#1 σ 2sp3-2sp2 151 pm
C-N σ 2sp3-2sp3 152 pm 6% C+ Ν-
Ν-H σ 2sp3-1s 101,7 pm 17% N- H+
C=O σ 2sp2-2sp2 132 pm 19% C+ O-
π 2p-2p
C-O σ 2sp2-2sp3 147 pm 19% C+ O-
O-H σ 2sp3-1s 96 pm 32% O- H+
Κατανομή φορτίων
σε ουδέτερο μόριο
-O -0,51
-N -0,40
=O -0,38
C#1' -0,09
C#5 -0,09
C#4 -0,06
C#3 -0,03
H(CH) +0,03
C#2 +0,03
H(NH2) +0,17
H(OH) +0,32
C#1 +0,57

Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Βιοσύνθεση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Ως ένα βασικό αμινοξύ, η ισολευκίνη δεν μπορεί να συνθεθεί από τα ζώα, και γι' αυτό πρέπει να προσλαμβάνεται έτοιμη με την τροφή, συνήθως ως συνστατικό των πρωτεϊνών. Μπορεί όμως να βιοσυνθεθεί από τα φυτά και από μικροοργανισμούς, μέσω αρκετών σταδίων, αρχίζοντας από το πυροσταφυλικό οξύ και το α-κετογλουταρικό οξύ. Τα ένζυμα που εμπλέκονται στην τυπική βιοσύνθεση της λευκίνης είναι τα ακόλουθα:[3]:

  1. Ακετογαλακτική συνθετάση.
  2. Ισομεραναγωγάση των ακετοϋδροξυοξέων.
  3. Αφυδατάση των διυδροξυοξέων.
  4. Αμινοτρανσφεράση της βαλίνης.

Άλλες μέθοδοι[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Μέσω αλογόνωσης 3-μεθυλοπεντανικού οξέος[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Ρακεμικό μίγμα λευκίνης μπορεί να παραχθεί μέσω αλογόνωσης του 3-μεθυλοπεντανικού οξέος:


\mathrm{CH_3CH_2CH(CH_3)CH_2COOH + X_2 \xrightarrow{P} CH_3CH_2CH(CH_3)CHXCOOH + HX}

1. Το α-αλοξύ που προκύπτει έτσι, επιδράται με αμμωνία[4]:


\mathrm{(CH_3CH_2CH(CH_3)CHXCOOH + 2NH_3 \xrightarrow{} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COOH + NH_4X}

2. Μέσω οργανομαγνησιακών ενώσεων και αλαμίνης με εστεροποίηση για «προστασία»[5] της καρβοξυλομάδας[6]:

\mathrm{
CH_3CH_2CH(CH_3)CHXCOOH + ROH \stackrel{-H_2O}{\overrightarrow\longleftarrow} CH_3CH_2CH(CH_3)CHXCOOR \xrightarrow[|Et_2O|]{+Mg} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(MgX)COOR \xrightarrow[-MgX_2]{+NH_2X} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COOR \stackrel{+H_2O}{\overrightarrow\longleftarrow} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COOH + ROH}

3. Με φθαλιμιδικό κάλιο (σύνθεση Gabriel)[7]:

Phthalimidic potassium.png\mathrm{+
CH_3CH_2CH(CH_3)CHXCOOH \xrightarrow[+2H_2O]{-KBr} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COOH +} Ácido ftálico.PNG

Αντίδραση Stracker[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση υδροκυανίου (HCN) και αμμωνίας (NH3) σε 2-μεθυλοβουτανάλη [CH3CH2CH(CH3)CHO)[8]:

\mathrm{CH_3CH_2CH(CH_3)CHO + HCN + NH_3 \xrightarrow{-H_2O} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)CN \xrightarrow{+2H_2O} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COOH  + NH_3}

Με αναγωγική αμμωνίωση του αντίστοιχου κετοξέος[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με αναγωγική αμμωνίωση 3-μεθυλο-2-οξοπεντανικού οξέος[9]::


\mathrm{CH_3CH_2CH(CH_3)COCOOH + 2NH_3 \xrightarrow{-H_2O} CH_3CH_2CH(CH_3)C(=NH)COONH_4 \xrightarrow[Ni]{+H_2} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COONH_4 \xrightarrow{+HCl} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COOH  + NH_4Cl}

Με αναγωγή του αντίστοιχου νιτροξέος[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Από 3-μεθυλο-2-νιτροπεντανικό οξύ με αναγωγή[10]:

\mathrm{
CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NO_2)COOH + 2Fe + 6HCl \xrightarrow{} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COOH + 2FeCl_3 + 2H_2O}

  • Το 3-μεθυλο-2-νιτροπεντανικό οξύ παράγεται από το αντίστοιχο α-αλοπροπανικό οξύ:

\mathrm{
CH_3CH_2CH(CH_3)CHXCOOH + AgNO_2 \xrightarrow{} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NO_2)COOH + AgX \downarrow}

Από δευτεροταγές βουτυλομηλονικό οξύ[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Από δευτεροταγές βουτυλομηλονικό οξύ με μετροπή σε μονοαμίδιο και αποικοδόμηση-μετάθεση Hofmann[11]:

\mathrm{HOOCCH[CH(CH_3)CH_2CH_3]COOH + ROH \xrightarrow{} HOOCCH[CH(CH_3)CH_2CH_3]COOR + H_2O}
\mathrm{HOOCCH[CH(CH_3)CH_2CH_3]COOR + SOCl_2 \xrightarrow{} ClOCCH[CH(CH_3)CH_2CH_3]COOR + SO_2 + HCl }
\mathrm{ClOCCH[CH(CH_3)CH_2CH_3]COOR + NH_3 \xrightarrow{} H_2NOCCH[CH(CH_3)CH_2CH_3]COOR + HCl }
\mathrm{H_2NOCCH[CH(CH_3)CH_2CH_3]COOR + KBrO \xrightarrow{} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COOR + KBr + CO_2 }
\mathrm{CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COOR + H_2O \xrightarrow{} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COOH + ROH }

Από το αντίστοιχο αμινονιτρίλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Από 2-αμινο-3-μεθυλοπεντανονιτρίλιο με υδρόλυση:

\mathrm{
CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)CN + 2H_2O \xrightarrow{} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COOH + NH_3}

\mathrm{
CH_3CH_2CH(CH_3)CHO + NH_4Cl + NaCN \xrightarrow{} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)CN + H_2O + NaCl}

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Αμφολυτική αυμπεριφορά[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Η πιο χαρακτηριστική είναι η αμφολυτική διάστασή της:


\mathrm{CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COO^- \begin{matrix} +H^+ \\ {\overrightarrow\longleftarrow} \\ \; \end{matrix} \begin{Bmatrix} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COOH \\ \uparrow  \downarrow  \\ CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_3^+)COO^- \end{Bmatrix} \begin{matrix} +H^+ \\ {\overrightarrow\longleftarrow} \\ \; \end{matrix} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_3^+)COOH}

  • Η κεντρική πάνω κατάσταση ισχύει για αδιάλυτη (ή διαλυτή σε απρωτικούς διαλύτες) αλανίνη.
  • Σε υδατικά διαλύματα:
  1. Για pH<pK1 ιονίζεται η αμινομάδα (δεξιά).
  2. Για pH=pI ιονίζονται και η αμινομάδα και η καρβοξυλομάδα (κένρο κάτω).
  3. Για pH>pK2 ιονίζεται μόνο η καρβοξυλομάδα (αριστερά).

2. Παραγωγή αλάτων με οξέα και βάσεις. Π.χ.:

\mathrm{
CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COOH + HCl \xrightarrow{} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_3Cl)COOH}
και
\mathrm{
CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COOH + NaOH \xrightarrow{} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COONa + H_2O}

Εστεροποίηση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Αντιδρά με αλκοόλες σχηματίζοντας αμινεστέρες. Αποτελεί και μέθοδο «προστασίας»[13] της καρβοξυλομάδας.

\mathrm{
CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COOH + ROH \overrightarrow\longleftarrow CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COOR + H_2O}

Αλκυλίωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση αλκυλοαλογονιδίων σχηματίζονται δευτεροταγή αμινοξέα:

\mathrm{
CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COOH + RX \xrightarrow{} RNHCH[CH(CH_3)CH_2CH_3)]COOH + HX}

Ακυλίωαη[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση ακυλοαλογονιδίων σχηματίζονται δευτεροταγή αμιδοξέα. Αποτελεί και μέθοδο «προστασίας»[14] της αμινομάδας, αφού τα αμίδια υδρολύονται.

\mathrm{
CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COOH + RCOX \xrightarrow{} RCONHCH[CH(CH_3)CH_2CH_3)]COOH + HX}

Απαζώτωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση νιτρώδους οξέος πρακτικά αντικαθίστανται η αμινομάδα με υδροξυλομάδα. Παράγεται 3-μεθυλο-2-υδροξυπεντανικό οξύ:

\mathrm{CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COOH + HNO_2 \xrightarrow{} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(OH)COOH + H_2O + N_2}

Αναφορές και σημειώσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Nomenclature and symbolism for amino acids and peptides (IUPAC-IUB Recommendations 1983)", Pure Appl. Chem. 56 (5): 595–624, 1984, doi:10.1351/pac198456050595.
  2. Τα δεδομένα προέρχονται εν μέρει από το «Table of periodic properties of thw Ellements», Sagrent-Welch Scientidic Company και Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, Σελ. 34.
  3. Nelson, D. L.; Cox, M. M. "Lehninger, Principles of Biochemistry" 3rd Ed. Worth Publishing: New York, 2000. ISBN 1-57259-153-6.
  4. Marvel, C. S. (1940), "dl-Valine", Org. Synth. 20: 106, http://www.orgsyn.org/orgsyn/orgsyn/prepContent.asp?prep=CV3P0848 ; Coll. Vol. 3: 848. Γενίκευση για περισσότερα αλογόνα.
  5. Προσωρινή κάλυψη χαρακτηριστικής ομάδας για την αποφυγή παραγωγής ανεπιθύμητων παραπροϊόντων.
  6. «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 298, §13.3Α1, σελ. 243, §10.2B4 και σελ. 301. §13.4.αII.
  7. «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 329, §14.2.1.
  8. «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 329, §14.2.2.
  9. «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 329, §14.2.3.
  10. «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 243, §10.2B2α.
  11. «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 298, §13.3Α1, σελ. 296, §13.2Αα, §13.2Γ1, σελ. 243, §10.2B3 και σελ. 301. §13.4.αII.
  12. Σύνθεση Streckel
  13. Προστασία ονομάζεται η προσωρινή δέσμευση μιας χαρακτηριστικής ενεργής ομάδας, ώστε αυτή να μη δώσει ανεπιθύμητες αντιδράσεις και παράγωγα με την επίδραση αντιδραστηρίων που σκοπεύουμε να χρησιμοποιήσουμε πάνω στην ένωση με σκοπό να αξιοποιήσουμε μια άλλη ομάδα και να πάρουμε τα επιθυμητά αποτελέσματα-παράγωγα. Μετά απελευθερώνουμε ή αποπροστατεύουμε την αρχική ομάδα, δηλαδή φροντίζουμε να απομακρυνθεί η ομάδα που την προστάτεψε προσωρινά.
  14. Προστασία ονομάζεται η προσωρινή δέσμευση μιας χαρακτηριστικής ενεργής ομάδας, ώστε αυτή να μη δώσει ανεπιθύμητες αντιδράσεις και παράγωγα με την επίδραση αντιδραστηρίων που σκοπεύουμε να χρησιμοποιήσουμε πάνω στην ένωση με σκοπό να αξιοποιήσουμε μια άλλη ομάδα και να πάρουμε τα επιθυμητά αποτελέσματα-παράγωγα. Μετά απελευθερώνουμε ή αποπροστατεύουμε την αρχική ομάδα, δηλαδή φροντίζουμε να απομακρυνθεί η ομάδα που την προστάτεψε προσωρινά.

Πηγές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999.
  • Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982.
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Isoleucine της Αγγλικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).