Φαινυλαλανίνη

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
Φαινυλαλανίνη
Phenylalanin - Phenylalanine.svg
L-phenylalanine-3D-balls.png
Γενικά
Όνομα IUPAC 2-αμινο-3-φαινυλοπροπανικό οξύ
Άλλες ονομασίες Φαινυλαλανίνη
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος C9H11NO2
Μοριακή μάζα 165,19 amu
Σύντομος
συντακτικός τύπος
PhCH2CH(NH2)COOH
Συντομογραφίες phe, F
Αριθμός CAS 150-30-1 (DL)
63-91-2 (L)
SMILES O=C(O)C(N)Cc1ccccc1
InChI 1S/C9H11NO2/c10-8(9(11)12)6-7-4-2-1-3-5-7/h1-5,8H,6,10H2,(H,11,12)/t8-/m0/s1 Y
Αριθμός EINECS 206-126-4
Αριθμός UN 8P946UF12S
PubChem CID 994
ChemSpider ID 5910
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης πλήθος
Οπτικά ισομερή 2
Φυσικές ιδιότητες
Εμφάνιση λευκό κρυσταλλικό στερεό
Χημικές ιδιότητες
pKa 1,83 (COOH)
9,13 (NH2)
pI 5,48[1]
Η κατάσταση αναφοράς είναι η πρότυπη κατάσταση (25°C, 1 Atm)
εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά

Η φαινυλαλανίνη (διεθνείς συντομογραφίες: Phe και F[2]) είναι ένα από τα α-αμινοξέα με σύντομο συντακτικό τύπο PhCH2CH(NH2)COOH. Κανονικά, η ονομασία κατά IUPAC θα ήταν: 2-αμινο-3-φαινυλοπροπανικό οξύ, αλλά το φαινυλαλανίνη αποτελεί επίσης αποδεκτή ονομασία από την IUPAC. Το L-στερεοϊσομερές της είναι ένα από τα 24 πρωτεϊνικά αμινοξέα (δομικές μονάδες των πρωτεϊνών) και παρουσιάζει S διαμόρφωση ως προς τον α-άνθρακα. Είναι ταξινομημένο ως μη πολικό (ή υδρόφοβο) αμινοξύ (αφού R = PhCH2 - μη πολικό = υδρόφοβο). Ανήκει στην κατηγορία των απαραίτητων αμινοξέων που όμως δεν συνθέτει ο ανθρώπινος οργανισμός. Η φαινυλαλανίνη αποτελεί συστατικό όλων σχεδόν των πρωτεϊνών στα οποία όμως απαντάται σε μικροποσότητες (1,4-5,1%).

Η ανικανότητα μεταβολισμού της φαινυλαλανίνης σε τυροσίνη αποτελεί μια οργανική γενετική πάθηση που ονομάζεται φαινυλοκετονουρία. Οι πάσχοντες από αυτήν τη διαταραχή πρέπει να «αποφεύγουν» τη λήψη της και να μην καταναλώνουν τρόφιμα που την περιέχουν έστω και έμμεσα όπως είναι ασπαρτάμη.[3]
. Επίσης η μεγαλύτερη από τη ανώτρερη επιτρεπόμενη φυσιολογική συγκέντρωση στο αίμα αποτελεί επίσης και αυτή διαταραχή που φέρει το όνομα υπερφαινυλαλανιναιμία. Αυτή η διαταραχή παρουσιάζεται συνήθως στις έγκυες γυναίκες, κατά την περίοδο της κύησης μετά την οποία και αποκαθίσταται.

Σπουδαίος επίσης είναι ο ρόλος της φαινυλαλανίνης ως βιολογικός ρυθμιστής εκ της μετατροπής της σε άλλα σπουδαία του οργανισμού αμινοξέα όπως είναι η ντοπαμίνη, η νοραντοπαπίνη, η επινεφρίνη, η μελανίνη κ.ά.

Η φαινυλαλανίνη βρίσκεται φυσιολογικά στο γάλα των θηλαστικών. Χρησιμοποιείται για την παραγωγή τροφών και αναψυκτικών, ενώ πωλείται και ως ένα διατροφικό πρόσθετο για τα φημισμένα αναλγητικά και αντικαταθληπτικά αποτελέσματά της. Είναι ένα άμεσος πρόδρομος για το νευροδιαβιβαστή φαινυλαιθυλαμίνη, που επίσης είναι συνηθισμένο συμπλήρωμα διατροφής.

Ισομέρεια[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με βάση το χημικό τύπο της, C3H7NO2, έχει τουλάχιστον τα ακόλουθα 3 ισομερή θέσης:

  1. Βενζοκαΐνη
  2. Εθενζαμίδιο
  3. Μεθυλενοδιοξυφαινεθυλαμίνη

D- και DL- φαινυλαλανίνη[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

H D-φαινυλαλανίνη (DPA, D-PhenylAlanine) μπορεί να παραχθεί με συμβατική οργανική σύνθεση είτε ως μοναδικό εναντιομερές[4] είτε ως ρακεμικό μίγμα[5]. Όμως γενικά δε μετέχει στη βιοσύνθεση πρωτεϊνών, αν και έχουν βρεθεί μερικές με μικρά ποσοστά, ειδικότερα όμως αυτές που θεωρούνται «γηρασμένες» ή πρόκειται για πρωτεΐνες επεξεργασμένων τροφών. Γενικότερα, οι βιοχημικές λειτουργίες των D-αμινοξέων προς το παρόν δεν είναι ξεκαθαρισμένες, αλλά είναι γνωστό ότι η D-φαινυλαλανίνη έχει φαρμακολογική δράση.

Η DL-φαινυλαλανίνη (DLPA, DL-PhenylAlanine, δηλαδή το ρακεμικό μίγμα φαινυλαλανίνης) πωλείται ως συμπλήρωμα διατροφής για την υποτιθέμενη αναλγητική και αντικαταθληπτική δράση της.

Ιστορία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η τριπλέτα UUU για τη φαιυλαλανίνη πρωτοανακαλύφθηκε από τους J. Heinrich Matthaei και Marshall W. Nirenberg το 1961. Απέδειξαν ότι χρησιμοποιώντας m-RNA για να προσθέσουν πολλαπλά μόρια ουρακίλης επαναλαμβανόμενα μέσα στο γονιδίωμα του βακτηρίου E. coli, το βακτήριο παράγει πολυπεπτίδια πολυφαινυλαλανίνης (δηλαδή με επαναλαμβανόμενη μόνο τη φαινυλαλανίνη). Η ανακάλυψη αυτή βοήθησε στην κατανόηση της φύσης της άμεσης σχέσης μεταξύ των γονιδιωμάτων νουκλεϊκών οξέων και παραγωγής πρωτεϊνών και άλλων πολυπεπτιδίων στα ζωντανά κύτταρα.

Δομή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Δεσμοί[6]
Δεσμός τύπος δεσμού ηλεκτρονική δομή Μήκος δεσμού Ιονισμός
C#1'-#6'-H σ 2sp2-1s 106 pm 3% C- H+
C#2-#3-H σ 2sp3-1s 109 pm 3% C- H+
C#1'-C#2' σ 2sp2-2sp2 147 pm
C#2'-C#3' σ 2sp2-2sp2 147 pm
C#3'-C#4' σ 2sp2-2sp2 147 pm
C#4'-C#5' σ 2sp2-2sp2 147 pm
C#6-C#1' σ 2sp2-2sp2 147 pm
C#1...C#6' π[7] 2p-2p 147 pm
C#3-C#1' σ 2sp3-2sp2 151 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#3 -0,06
C#2'-#6' -0,03
C#1' 0,00
C#2 +0,03
H(CH) +0,03
H(NH2) +0,17
H(OH) +0,32
C#1 +0,57

Παραγωγή φαινυλαλανίνης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Απαιτείται ρύθμιση του pH στο pI = 5,48 για να επιτευχθεί η κρυστάλλωσή της σε καθαρή μορφή.

Από 2-αλο-3-φαινυλοπροπανικό οξύ[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1.. Με επίδραση αμμωνίας[8]:

\mathrm{
PhCH_2CHXCOOH + 2NH_3 \xrightarrow{} PhCH_2CH(NH_2)COOH + NH_4X}

2. Μέσω οργανομαγνησιακών ενώσεων και αλαμίνης με εστεροποίηση για «προστασία»[9] της καρβοξυλομάδας[10]:

\mathrm{
PhCH_2CHXCOOH + ROH \stackrel{-H_2O}{\overrightarrow\longleftarrow} PhCH_2CHXCOOR \xrightarrow[|Et_2O|]{+Mg} PhCH_2CH(MgX)COOR \xrightarrow[-MgX_2]{+NH_2X} PhCH_2CH(NH_2)COOR \stackrel{+H_2O}{\overrightarrow\longleftarrow} PhCH_2CH(NH_2)COOH + ROH}

3. Με φθαλιμιδικό κάλιο (σύνθεση Gabriel)[11]:

Phthalimidic potassium.png\mathrm{+
PhCH_2CHXCOOH \xrightarrow[+2H_2O]{-KBr} PhCH_2CH(NH_2)COOH +} Ácido ftálico.PNG

Αντίδραση Stracker[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση υδροκυανίου (HCN) και αμμωνίας (NH3) σε φαινυλαιθανάλη (PhCH2CHO)[12]:

\mathrm{PhCH_2CHO + HCN + NH_3 \xrightarrow{-H_2O} PhCH_2CH(NH_2)CN \xrightarrow{+2H_2O} PhCH_2CH(NH_2)COOH  + NH_3}

Με αναγωγική αμμωνίωση 2-οξο-3-φαινυλοπροπανικού οξέος[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με αναγωγική αμμωνίωση 2-οξο-3-φαινυλοπροπανικού οξέος[13]::


\mathrm{PhCH_2COCOOH + 2NH_3 \xrightarrow{-H_2O} PhCH_2C(=NH)COONH_4 \xrightarrow[Ni]{+H_2} PhCH_2CH(NH_2)COONH_4 \xrightarrow{+HCl} PhCH_2CH(NH_2)COOH  + NH_4Cl}

Με αναγωγή 2-νιτρο-3-φαινυλοπροπανικού οξέος[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Από 2-νιτρο-3-φαινυλοπροπανικό οξύ με αναγωγή[14]:

\mathrm{
PhCH_2CH(NO_2)COOH + 2Fe + 6HCl \xrightarrow{} PhCH_2CH(NH_2)COOH + 2FeCl_3 + 2H_2O}

  • Το 2-νιτρο-3-φαινυλοπροπανικό οξύ παράγεται από 2-αλο-3-φαινυλοπροπανικό οξύ:

\mathrm{
PhCH_2CHXCOOH + AgNO_2 \xrightarrow{} PhCH_2CH(NO_2)COOH + AgX \downarrow}

Από μεθυλομηλονικό οξύ[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Από (φαινυλομεθυλο)μηλονικό οξύ με μετροπή σε μονοαμίδιο και αποικοδόμηση-μετάθεση Hofmann[15]:

\mathrm{HOOCCH(CH_2Ph)COOH + ROH \xrightarrow{} HOOCCH(CH_2Ph)COOR + H_2O}
\mathrm{HOOCCH(CH_2Ph)COOR + SOCl_2 \xrightarrow{} ClOCCH(CH_2Ph)COOR + SO_2 + HCl }
\mathrm{ClOCCH(CH_2Ph)COOR + NH_3 \xrightarrow{} H_2NOCCH(CH_2Ph)COOR + HCl }
\mathrm{H_2NOCCH(CH_2Ph)COOR + KBrO \xrightarrow{} PhCH_2CH(NH_2)COOR + KBr + CO_2 }
\mathrm{PhCH_2CH(NH_2)COOR + H_2O \xrightarrow{} PhCH_2CH(NH_2)COOH + ROH }

Από 2-αμινο-3-φαινυλοπροπανονιτρίλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Από 2-αμινο-3-φαιυνυλοπροπανονιτρίλιο με υδρόλυση:

\mathrm{
PhCH_2CH(NH_2)CN + 2H_2O \xrightarrow{} PhCH_2CH(NH_2)COOH + NH_3}

\mathrm{
PhCH_2CHO + NH_4Cl + NaCN \xrightarrow{} PhCH_2CH(NH_2)CN + H_2O + NaCl}

Από βενζόλιο με αλκυλίωση τύπου Friedel-Crafts[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Από το βενζόλιο και 3-αλο-2-αμινοπροπανικό οξύ με αλκυλίωση τύπου Friedel-Crafts:

\mathrm{PhH + XCH_2CH(NH_2)COOH \xrightarrow{AlX_3} PhCH_2CH(NH_2)COOH + HX}

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Αμφολυτική αυμπεριφορά[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Η πιο χαρακτηριστική είναι η αμφολυτική διάστασή της:


\mathrm{PhCH_2CH(NH_2)COO^- \begin{matrix} +H^+ \\ {\overrightarrow\longleftarrow} \\ \; \end{matrix} \begin{Bmatrix} PhCH_2CH(NH_2)COOH \\ \uparrow  \downarrow  \\ PhCH_2CH(NH_3^+)COO^- \end{Bmatrix} \begin{matrix} +H^+ \\ {\overrightarrow\longleftarrow} \\ \; \end{matrix} PhCH_2CH(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{
PhCH_2CH(NH_2)COOH + HCl \xrightarrow{} PhCH_2CH(NH_3Cl)COOH}
και
\mathrm{
PhCH_2CH(NH_2)COOH + NaOH \xrightarrow{} PhCH_2CH(NH_2)COONa + H_2O}

Εστεροποίηση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Αντιδρά με αλκοόλες σχηματίζοντας αμινεστέρες. Αποτελεί και μέθοδο «προστασίας»[17] της καρβοξυλομάδας.

\mathrm{
PhCH_2CH(NH_2)COOH + ROH \overrightarrow\longleftarrow PhCH_2CH(NH_2)COOR + H_2O}

Αλκυλίωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση αλκυλοαλογονιδίων σχηματίζονται δευτεροταγή αμινοξέα:

\mathrm{
PhCH_2CH(NH_2)COOH + RX \xrightarrow{} RNHCH(CH_2Ph)COOH + HX}

Ακυλίωαη[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση ακυλοαλογονιδίων σχηματίζονται δευτεροταγή αμιδοξέα. Αποτελεί και μέθοδο «προστασίας»[18] της αμινομάδας, αφού τα αμίδια υδρολύονται.

\mathrm{
PhCH_2CH(NH_2)COOH + RCOX \xrightarrow{} RCONHCH(CH_2Ph)COOH + HX}

Απαζώτωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

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

\mathrm{PhCH_2CH(NH_2)COOH + HNO_2 \xrightarrow{} PhCH_2CH(OH)COOH + H_2O + N_2}



Αναφορές και σημειώσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Προκύπτει ως μέσος όρος των pKa (βλέπε οξύτητα).
  2. Nomenclature and symbolism for amino acids and peptides (IUPAC-IUB Recommendations 1983)", Pure Appl. Chem. 56 (5): 595–624, 1984, doi:10.1351/pac198456050595.
  3. http://www.ich.gr/content.php?cid=171
  4. Εναντιομερή είναι δύο οπτικά ισομερή που τα μόριά τους έχουν μεταξύ τους κατοπτρική συμμετρία.
  5. Ισομοριακό μίγμα δύο εναντιομερών
  6. 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.
  7. Δεσμός 6 κέντρων και 6 ηλεκτρονίων
  8. «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 243, §10.2Α.
  9. Προσωρινή κάλυψη χαρακτηριστικής ομάδας για την αποφυγή παραγωγής ανεπιθύμητων παραπροϊόντων.
  10. «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 298, §13.3Α1, σελ. 243, §10.2B4 και σελ. 301. §13.4.αII.
  11. «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 329, §14.2.1.
  12. «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 329, §14.2.2.
  13. «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 329, §14.2.3.
  14. «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 243, §10.2B2α.
  15. «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.
  16. Σύνθεση Streckel
  17. 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.
  18. 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 πληροφόρησης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. SCHAUM'S OUTLINE SERIES, «ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ», Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999
  2. «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982
  3. Αναστάσιου Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», Παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991
  4. Καραγκιοζίδη Σ. Πολυχρόνη, «Ονοματολογία Οργανικών Ενώσεων στα Ελληνικά & Αγγλικά» Β΄ Έκδοση Θεσσαλονίκη 1991
  5. Νικολάου Ε. Αλεξάνδρου, «Γενική Οργανική Χημεία», Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη 1985
  6. Δημητρίου Ν. Νικολαΐδη, «Ειδικά Μαθήματα Οργανικής Χημείας», ΑΠΘ, θεσσαλονίκη 1983
  7. Νικολάου Ε. Αλεξάνδρου, Αναστάσιου Βάρβογλη, Φαίδωνα Χατζημηχαλάκη, «Εργαστηριακός Οδηγός», Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη 1986
  8. Διαδικτυακοί τόποι που αναφέρονται στις «Αναφορές και παρατηρήσεις».
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Phenylalanine της Αγγλικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).