Ισολευκίνη
| Ισολευκίνη | |
|---|---|
| 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 |
| Χημικες 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 Leu ή L)[1] είναι ένα α-αμινοξύ με σύντομο συντακτικό τύπο CH3CH2CH(CH3))CH(NH2)COOH. Η L,L-λευκίνη 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.
Πίνακας περιεχομένων |
[Επεξεργασία] Ισομέρεια
Με βάση το χημικό τύπο της, C6H13NO2, έχει πολλά ισομερή θέσης, τα σημαντικότερα από τα οποία είναι τα ακόλουθα αμινοξέα:
[Επεξεργασία] Δομή
| 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 | |||
[Επεξεργασία] Παραγωγή
[Επεξεργασία] Βιοσύνθεση
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]:
- Ακετογαλακτική συνθετάση.
- Ισομεραναγωγάση των ακετοϋδροξυοξέων.
- Αφυδατάση των διυδροξυοξέων.
- Αμινοτρανσφεράση της βαλίνης.
[Επεξεργασία] Άλλες μέθοδοι
[Επεξεργασία] Μέσω αλογόνωσης 3-μεθυλοπεντανικού οξέος
Ρακεμικό μίγμα λευκίνης μπορεί να παραχθεί μέσω αλογόνωσης του 3-μεθυλοπεντανικού οξέος:

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

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}](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/el/math/0/2/8/028381897d01710d2c160864cc5423cb.png)
3. Με φθαλιμιδικό κάλιο (σύνθεση Gabriel)[7]:
[Επεξεργασία] Αντίδραση Stracker
Με επίδραση υδροκυανίου (HCN) και αμμωνίας (NH3) σε 2-μεθυλοβουτανάλη [CH3CH2CH(CH3)CHO)[8]:

[Επεξεργασία] Με αναγωγική αμμωνίωση του αντίστοιχου κετοξέος
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}](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/el/math/3/7/7/377b985c668c015a769cdb88d8c819a9.png)
[Επεξεργασία] Με αναγωγή του αντίστοιχου νιτροξέος
Από 3-μεθυλο-2-νιτροπεντανικό οξύ με αναγωγή[10]:

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

[Επεξεργασία] Από δευτεροταγές βουτυλομηλονικό οξύ
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}](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/el/math/3/b/9/3b9fcad2012650a67475998f71159e0a.png)
![\mathrm{HOOCCH[CH(CH_3)CH_2CH_3]COOR + SOCl_2 \xrightarrow{} ClOCCH[CH(CH_3)CH_2CH_3]COOR + SO_2 + HCl }](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/el/math/f/4/a/f4a3ca99ba97e83f01d3aa1e025fa180.png)
![\mathrm{ClOCCH[CH(CH_3)CH_2CH_3]COOR + NH_3 \xrightarrow{} H_2NOCCH[CH(CH_3)CH_2CH_3]COOR + HCl }](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/el/math/6/f/b/6fbff424818b6c3332ed5684882d677e.png)
![\mathrm{H_2NOCCH[CH(CH_3)CH_2CH_3]COOR + KBrO \xrightarrow{} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COOR + KBr + CO_2 }](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/el/math/d/d/1/dd1faeeddb4c0b47fea7464993a57b65.png)

[Επεξεργασία] Από το αντίστοιχο αμινονιτρίλιο
Από 2-αμινο-3-μεθυλοπεντανονιτρίλιο με υδρόλυση:

- To 2-αμινο-3-μεθυλοπεντανονιτρίλιο παράγεται από 2-μεθυλοβουτανάλη με επίδραση χλωριούχου αμμωνίου και κυανιούχου νατρίου[12]

[Επεξεργασία] Χημικές ιδιότητες και παράγωγα
[Επεξεργασία] Αμφολυτική αυμπεριφορά
1. Η πιο χαρακτηριστική είναι η αμφολυτική διάστασή της:

- Η κεντρική πάνω κατάσταση ισχύει για αδιάλυτη (ή διαλυτή σε απρωτικούς διαλύτες) αλανίνη.
- Σε υδατικά διαλύματα:
- Για pH<pK1 ιονίζεται η αμινομάδα (δεξιά).
- Για pH=pI ιονίζονται και η αμινομάδα και η καρβοξυλομάδα (κένρο κάτω).
- Για pH>pK2 ιονίζεται μόνο η καρβοξυλομάδα (αριστερά).
2. Παραγωγή αλάτων με οξέα και βάσεις. Π.χ.:

και

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

[Επεξεργασία] Αλκυλίωση
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}](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/el/math/b/5/1/b51082d21fcd96ab9dbfba473f520ae3.png)
[Επεξεργασία] Ακυλίωαη
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}](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/el/math/4/2/a/42ac6170af7680ac9508c6c2f207bb51.png)
[Επεξεργασία] Απαζώτωση
Με επίδραση νιτρώδους οξέος πρακτικά αντικαθίστανται η αμινομάδα με υδροξυλομάδα. Παράγεται 3-μεθυλο-2-υδροξυπεντανικό οξύ:

[Επεξεργασία] Αναφορές και σημειώσεις
- ↑ Nomenclature and symbolism for amino acids and peptides (IUPAC-IUB Recommendations 1983)", Pure Appl. Chem. 56 (5): 595–624, 1984, doi:10.1351/pac198456050595.
- ↑ 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.
- ↑ Nelson, D. L.; Cox, M. M. "Lehninger, Principles of Biochemistry" 3rd Ed. Worth Publishing: New York, 2000. ISBN 1-57259-153-6.
- ↑ 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.
- ↑ Προσωρινή κάλυψη χαρακτηριστικής ομάδας για την αποφυγή παραγωγής ανεπιθύμητων παραπροϊόντων.
- ↑ «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 298, §13.3Α1, σελ. 243, §10.2B4 και σελ. 301. §13.4.αII.
- ↑ «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 329, §14.2.1.
- ↑ «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 329, §14.2.2.
- ↑ «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 329, §14.2.3.
- ↑ «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 243, §10.2B2α.
- ↑ «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.
- ↑ Σύνθεση Streckel
- ↑ 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.
- ↑ 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.
[Επεξεργασία] Πηγές
- 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 Αγγλόγλωσσης Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες). |