Глицин аммиак

Содержание
  1. Аминокислоты
  2. Номенклатура аминокислот
  3. Физические свойства аминокислот
  4. Получение аминокислот
  5. Химические свойства аминокислот
  6. 1.1. Взаимодействие с металлами и щелочами
  7. 1.2. Взаимодействие с кислотами
  8. 2. Взаимодействие с азотистой кислотой
  9. 3. Взаимодействие с аминами
  10. 4. Этерификация
  11. 5. Декарбоксилирование
  12. 6. Межмолекулярное взаимодействие аминокислот
  13. Глицин: часть 1. Мал да удал: глицин в живой природе
  14. Глицин в белках и пептидах
  15. Откуда берется глицин в организме?
  16. Глицин — предшественник гема
  17. Глицин как участник других жизненно важных реакций
  18. Химические свойства аминокислот | Химия онлайн
  19. Кислотно-основное равновесие в водных растворах
  20. 1. Взаимодействие внутри молекулы – образование внутренних солей (биполярных ионов)
  21. 2. Взаимодействие с основаниями и кислотами
  22. 4. Межмолекулярное взаимодействие α-аминокислот– образование пептидов(р. поликонденсации)
  23. 5. Качественные реакции!
  24. 3.7. Характерные химические свойства азотсодержащих органических соединений: аминов и аминокислот
  25. Общие особенности строения аминов
  26. Химические свойства предельных аминов
  27. Взаимодействие с кислотами
  28. Взаимодействие с галогеналканами
  29. Химические свойства анилина
  30. Взаимодействие анилина с кислотами
  31. Взаимодействие анилина с галогенами
  32. Взаимодействие анилина с азотистой кислотой
  33. Реакции алкилирования анилина
  34. Химические свойства аминокислот
  35. Этерификация аминокислот
  36. Основные свойства аминокислот
  37. Образование внутренних солей аминокислот в водном растворе
  38. Глицин и его натриевая соль (Е640)
  39. Влияние глицина и его натриевой соли на организм человека
  40. Применение глицина и его натриевой соли
  41. Добавка Е640 в пищевой промышленности
  42. Использование в медицинских целях

Аминокислоты

Глицин аммиак

Аминокислоты – органические бифункциональные соединения, в состав которых входят карбоксильные группы –СООН и аминогруппы –NH2.

Природные аминокислоты можно разделить на следующие основные группы:

1) Алифатические предельные аминокислоты (глицин, аланин)NH2-CH2-COOH глицинNH2-CH(CH3)-COOH аланин
2) Серосодержащие аминокислоты (цистеин)цистеин
3) Аминокислоты с алифатической гидроксильной группой (серин)NH2-CH(CH2OH)-COOH серин
4) Ароматические аминокислоты (фенилаланин, тирозин)фенилаланинтирозин
5) Аминокислоты с двумя карбоксильными группами (глутаминовая кислота)HOOC-CH(NH2)-CH2-CH2-COOHглутаминовая кислота
6) Аминокислоты с двумя аминогруппами (лизин)CH2(NH2)-CH2-CH2-CH2-CH(NH2)-COOHлизин

Номенклатура аминокислот

  • Для природных α-аминокислот R-CH(NH2)COOH применяются тривиальные названия: глицин, аланин, серин и т. д.
  • По систематической номенклатуре названия аминокислот образуются из названий соответствующих кислот прибавлением приставки амино- и указанием места расположения аминогруппы по отношению к карбоксильной группе:
2 – Аминобутановая кислота3-Аминобутановая кислота
  • Часто используется также другой способ построения названий аминокислот, согласно которому к тривиальному названию карбоновой кислоты добавляется приставка амино- с указанием положения аминогруппы буквой греческого алфавита.
α-Аминомасляная кислотаβ-Аминомасляная кислота

Физические свойства аминокислот

Аминокислоты – твердые кристаллические вещества с высокой температурой плавления. Хорошо растворимы в воде, водные растворы хорошо проводят электрический ток.

Получение аминокислот

  • Замещение галогена на аминогруппу в соответствующих галогензамещенных кислотах:
  • Восстановление нитрозамещенных карбоновых кислот (применяется для получения ароматических аминокислот):

Химические свойства аминокислот

При растворении аминокислот в воде карбоксильная группа отщепляет ион водорода, который может присоединиться к аминогруппе. При этом образуется внутренняя соль, молекула которой представляет собой биполярный ион:

1. Кислотно-основные свойства аминокислот

 Аминокислоты — это амфотерные соединения.

Они содержат в составе молекулы две функциональные группы противоположного характера: аминогруппу с основными свойствами и карбоксильную группу с кислотными свойствами.

Водные растворы аминокислот имеют нейтральную, щелочную или кислую среду в зависимости от количества функциональных групп.

Так, глутаминовая кислота образует кислый раствор (две группы -СООН, одна -NH2), лизин — щелочной (одна группа -СООН, две -NH2).

1.1. Взаимодействие с металлами и щелочами

Как кислоты (по карбоксильной группе), аминокислоты могут реагировать с металлами, щелочами, образуя соли:

1.2. Взаимодействие с кислотами

По аминогруппе аминокислоты реагируют с основаниями:

2. Взаимодействие с азотистой кислотой

Аминокислоты способны реагировать с азотистой кислотой.

Например, глицин взаимодействует с азотистой кислотой:

3. Взаимодействие с аминами

Аминокислоты способны реагировать с аминами, образуя соли или амиды.

4. Этерификация

Аминокислоты могут реагировать со спиртами в присутствии газообразного хлороводорода, превращаясь в сложный эфир:

Например, глицин взаимодействует с этиловым спиртом:

5. Декарбоксилирование

Протекает при нагревании аминокислот с щелочами или при нагревании.

Например, глицин взаимодействует с гидроксидом бария при нагревании:
Например, глицин разлагается при нагревании:

6. Межмолекулярное взаимодействие аминокислот

 При взаимодействии аминокислот образуются пептиды.  При взаимодействии двух α-аминокислот образуется дипептид.

Например, глицин реагирует с аланином с образованием дипептида (глицилаланин):

Фрагменты молекул аминокислот, образующие пептидную цепь, называются аминокислотными остатками, а связь CO–NH — пептидной связью.

Источник: https://chemege.ru/aminokisloty/

Глицин: часть 1. Мал да удал: глицин в живой природе

Глицин аммиак

Эта статья о глицине — самой маленькой аминокислоте в природе, чья роль, тем не менее, огромна. Вы узнаете, в состав каких белков и пептидов входит глицин, как синтезируется в организме и предшественником каких веществ является.

Аминокислоты — это одни из самых важных веществ в живой природе. Будучи довольно небольшими молекулами, они играют огромную роль в живых организмах.

Подобно жемчужинам в ожерелье, они слагают большие молекулы — белки, из которых построены все живые существа — от мала до велика. Функция аминокислот не исчерпывается только тем, что они становятся строительным материалом для белков.

Аминокислоты могут специализироваться на других задачах. Общая формула аминокислот приведена на рисунке 1.

Рисунок 1. Структура аминокислот.а — Общая формула α-аминоксилот. Компонентами этих соединений являются углеродный скелет, карбоксильная и аминогруппы, а также боковая группа, определяющая индивидуальные свойства разных аминокислот.

Важно, что почти во всех природных аминокислотах аминогруппа расположена слева от углеродного скелета (L-изомеры). α-L-аминокислоты — основа природных белков. б — Формула глицина. Боковая группа в этой молекуле представлена протоном.

Таким образом, глицин — самая простая аминокислота из всех возможных.

Эта статья посвящена глицину — самой маленькой из всех теоретически возможных аминокислот. Но, несмотря на свою крохотную боковую группу, представленную одним протоном, глицин — неотъемлемый компонент белков и участник нескольких важных процессов. Поговорка «мал, да удал» — это про глицин!

В первой части статьи мы рассмотрим некоторые белки и пептиды, для которых глицин имеет большое значение, а также разберем, откуда глицин в организме вообще берется и в чем, кроме белков, используется. Мы не будем претендовать на абсолютную полноту картины функций глицина, но остановимся на наиболее важных моментах.

Глицин в белках и пептидах

Глицин — вещество не редкое. Почти ни один белок не обходится без него. В среднем глицин составляет чуть больше 7% аминокислотных остатков («жемчужин») в белках [1]. При этом давайте учтем, что разнообразие белковых аминокислот довольно велико, поэтому названная цифра — почти рекорд! А уж где глицина действительно много — так это в коллагене.

Коллаген — сложно устроенный белок, являющийся одним из основных компонентов соединительной ткани.

Он присутствует в сухожилиях, коже, кровеносных сосудах, роговице, костях и хрящах, а также в чешуе рыб и шерсти млекопитающих, выполняя структурную роль и составляя до 30% массы позвоночных животных [2].

[attention type=yellow]

Таким образом, это один из самых распространенных животных белков. Существует несколько типов коллагена.

[/attention]

Коллаген обеспечивает прочность соединительных тканей, а потому и сам обладает свойством устойчивости к растяжению, и это качество определяется его структурой (рис. 2) [2].

Рисунок 2. Структура коллагена. Три обвивающие друг друга нити образуют суперспираль, как пряди волос — косу. Суперспирали, располагаясь друг относительно друга строго определенным образом, формируют фибриллу. Такое устройство белка способствует его механической устойчивости: кости ломаться не должны.

Но причем же тут глицин? Дело в том, что полипептидные нити молекул коллагена, как орнамент, состоят из повторяющегося «узора» — паттерна из трех аминокислотных остатков: Gly—Pro—X и Gly—X—Hyp [3]. Здесь Gly — глицин, Pro — пролин, Hyp — 4-гидроксипролин, X — другая аминокислота.

Из этой формулы видно, что глицин составляет треть аминокислот коллагена! Природа не стала бы играть такими цифрами просто забавы ради. Присутствие глицина — одна из предпосылок к формированию прочных фибрилл и волокон коллагена, необходимых для многих тканей. Три нити, формирующие коллагеновую суперспираль, переплетаются настолько плотно, что между ними нет свободного пространства.

И только лишь один глицин со своей крохотной боковой группой способен интегрироваться в эту систему, как кусочек мозаики. Замена глицина на какую-то другую аминокислоту, имеющую более объемную боковую группу (например, серин), может привести к серьезным патологиям, например, к синдрому Элерса—Данлоса (это гетерогенная группа наследственных нарушений соединительной ткани) [4], [5].

Глицином богат еще один структурный белок — фиброин — основной компонент паутины и шелка. Почти половина аминокислотных остатков фиброина — глицин! Как и в случае с коллагеном, там он входит в состав повторяющейся последовательности.

Белкам близка еще одна группа биологических веществ — пептиды. Они тоже сложены из аминокислот, только меньше белков по размерам (но граница между белками и пептидами размыта).

Рисунок 3. Pyrrhocoris apterus. Это известный многим клоп-солдатик — яркий (во всех смыслах этого слова) представитель отряда полужесткокрылые, или клопы (Hemiptera).

При внедрении бактерий в его гемолимфе обнаруживаются несколько антимикробных пептидов, включая богатый глицином гемиптерицин [8].

[attention type=red]

Не только он, но и многие другие животные борются с патогенами с помощью глицин-богатых пептидов.

[/attention]

Посмотрим на так называемые антимикробные пептиды. Это, как правило, положительно заряженные (катионные) молекулы, которые участвуют в иммунном ответе, воздействуя на мембраны бактерий или других патогенов [6].

С помощью этих относительно небольших молекул человек и другие животные, включая разнообразных букашек, борются с болезнетворными организмами, которым удалось пробраться во внутреннюю среду.

До сих пор не разработано единой классификации антимикробных пептидов, но известно, что те или иные из них характеризуются определенными структурными особенностями. В частности, в них может в большом количестве присутствовать какая-то аминокислота, в том числе и глицин.

К глицин-богатым антимикробным пептидам относят акалолептины из гемолимфы жука-дровосека Acalolepta luxuriosa, акантоскуррин из гемоцитов паука Acanthoscurria gomesiana, аттацины из насекомых отрядов чешуекрылые и двукрылые, гемиптерицин из известного многим клопа-солдатика Pyrrhocoris apterus (рис. 3) и другие (гименоптецин, гловерины, колеоптерицины, риноцерозин, холотрицин-2 и −3). Глицин-богатые домены имеют пептиды гиастатин и крустины [7], [8].

Конечно, глицин присутствует и во многих других белках и пептидах. Это делает его одной из самых распространенных природных аминокислот.

Откуда берется глицин в организме?

Конечно, эта чудесная аминокислота попадает к нам с пищей в составе белков. Тем не менее основной источник глицина — процессы синтеза, проходящие в нашем теле, что позволяет отнести глицин к заменимым аминокислотам.

Главный его предшественник — серин. Это тоже аминокислота, только в ее молекуле на один атом углерода больше. Что же с ним сделать? Здесь природа идет по проторенной дорожке: она передает его на вещество-кофермент тетрагидрофолат, который «любит» одноуглеродные фрагменты. В результате реакции на свет рождается глицин (рис. 4).

Рисунок 4. Синтез глицина из 3-фосфоглицерата через серин. Цифрами обозначены ферменты: 1 — фосфоглицератдегидрогеназа; 2 — фосфосеринаминотрансфераза; 3 — фосфосеринфосфатаза; 4 — серин-гидроксиметилтрансфераза.

У позвоночных животных, включая и нас любимых, есть еще один любопытный способ произвести глицин. Исходными веществами в реакции, катализируемой ферментом глицинсинтазой, являются довольно простые вещества — углекислый газ и аммиак (в виде иона). Эта реакция тоже не обходится без уже известного нам «любителя» одноуглеродных фрагментов:

CO2 + NH4+ + N5,N10-метилентетрагидрофолат + NADH + H+ = глицин + тетрагидрофолат + NAD+

Voilà! (Извините за мой французский.) Образовавшийся глицин поступает на службу организму.

Гиперактивация серинглицинового биосинтетического пути способна привести к развитию рака, ведь этот путь важен для получения большого количества «строительных» веществ (нуклеиновых кислот, белков, липидов), которые так необходимы активно делящимся раковым клеткам. Антифолатная химиотерапия широко используется в лечении рака [9].

Глицин — предшественник гема

Почему кровь красная? Потому что в ней есть гемоглобин — красный белок, имеющий в своем составе гем. Это железосодержащая порфириновая система, на которую и садится кислород, от легких с кровью поступающий к разным тканям. Глицин является одним из предшественников гема у животных. Реакция с участием глицина представлена на рисунке 5.

Синтез порфиринов — отдельная большая «опера», причем глицин участвует только в первой «арии», и в этой статье мы не будем изучать полную «партитуру». Тем не менее роль глицина в этом фундаментальном процессе огромна.

Глицин как участник других жизненно важных реакций

Что такое ДНК? Правильно! Химический субстрат наследственности. Это знают все. Но не все знают, что каждая из цепей ДНК состоит из «кирпичиков», называемых нуклеотидами.

Каждый нуклеотид включает в себя, помимо прочего, азотистое основание. Азотистые основания ДНК бывают двух типов — пуриновые (аденин и гуанин) и пиримидиновые (тимин и цитозин).

Глицин принимает участие в синтезе нуклеотидов с пуриновыми основаниями (рис. 6).

Рисунок 6. ДНК и схема пуринового азотистого основания.а — Модель знаменитой «двойной спирали», на которой хорошо видны «кирпичики» (нуклеотиды), формирующие каждую из двух цепей. б — Схема пуринового азотистого основания, которое соединяется с пентозой в составе нуклеотида; часть этой конструкции формируется за счет глицина.

Рисунок 7. Одним из предшественников креатина является глицин

При синтезе пуриновых нуклеотидов de novo азотистое основание «садится» на уже готовую связь с пентозой и наращивается постепенно. На одном из начальных этапов в дело вступает глицин, благодаря которому в состав структуры входят два углеродных атома и один азотный.

Разнообразие комбинаций азотистых оснований в молекуле ДНК является основой биологического разнообразия на планете.

Кроме этого, глицин участвует в синтезе креатина (рис. 7) — вещества-аккумулятора энергии в мышцах и нервных клетках, то есть в тех местах организма, где требуется поддерживать высокий уровень энергии.

  1. Doolittle R.F. Redundancies in protein sequences. In: Predictions of protein structure and the principles of protein conformation / ed. by Fasman G.D. NY: Plenum Press, 1989. — P. 599–623;
  2. Vincent R. Sherman, Wen Yang, Marc A. Meyers. (2015). The materials science of collagen. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. 52, 22-50;
  3. Paul Szpak. (2011). Fish bone chemistry and ultrastructure: implications for taphonomy and stable isotope analysis. Journal of Archaeological Science. 38, 3358-3372;
  4. Нельсон Д. и Кокс М. Основы биохимии Ленинджера (т. 1, изд. 3, испр.). М.: «Лаборатория знаний», 2017. — 696 с.;
  5. Paolo Narcisi, Allan J.Richards, Stanley D. Ferguson, F.Michael Pope. (1994). A family with Ehlers — Danlos syndrome type III/articular hypermobility syndrome has a glycine 637 to serine substitution in type III collagen. Hum Mol Genet. 3, 1617-1620;
  6. Кокряков В.Н. Очерки о врожденном иммунитете. СПб.: «Наука», 2006. — стр. 137–146;
  7. С. В. Баландин, Т. В. Овчинникова. (2016). Антимикробные пептиды беспозвоночных. Часть 1. Строение, биосинтез и эволюция (Обзорная статья). Биоорган. химия. 42, 255-275;
  8. S Cociancich, A Dupont, G Hegy, R Lanot, F Holder, et. al.. (1994). Novel inducible antibacterial peptides from a hemipteran insect, the sap-sucking bugPyrrhocoris apterus. Biochem. J.. 300, 567-575;
  9. Ivano Amelio, Francesca Cutruzzolá, Alexey Antonov, Massimiliano Agostini, Gerry Melino. (2014). Serine and glycine metabolism in cancer. Trends in Biochemical Sciences. 39, 191-198.

Источник: https://biomolecula.ru/articles/glitsin-chast-1-mal-da-udal-glitsin-v-zhivoi-prirode

Химические свойства аминокислот | Химия онлайн

Глицин аммиак

Аминокислоты являются амфотерными соединениями, для них характерны кислотно-основные свойства. Это обусловлено наличием в их молекулах функциональных групп кислотного (-СООН) и основного (-NH2) характера.

Кислотно-основное равновесие в водных растворах

В водных растворах и твердом состоянии аминокислоты существуют в виде внутренних солей.

Ионизация молекул аминокислот в водных растворах зависит от кислотного или щелочного характера среды:

В кислой среде молекулы аминокислот представляю собой катион. В щелочной среде молекулы аминокислот представляют собой анион. В нейтральной среде аминокислоты представляют собой цвиттер-ион или биполярный ион.

[attention type=green]

Аминокислоты в твердом состоянии всегда существуют в виде биполярного, двухзарядного иона — цвиттер-иона.

[/attention]

Водные растворы аминокислот в кислой и щелочной среде проводят электрический ток.

1. Взаимодействие внутри молекулы – образование внутренних солей (биполярных ионов)

Молекулы аминокислот существуют в виде внутренних солей, которые образуются за счет переноса протона от карбоксила к аминогруппе.

Карбоксильная группа аминокислоты отщепляет ион водорода, который затем присоединяется к аминогруппе той же молекулы по месту неподеленной электронной пары азота. В результате действие функциональных групп нейтрализуется, образуется так называемая внутренняя соль.

Водные растворы аминокислот в зависимости от количества функциональных групп имеют нейтральную, кислую или щелочную среду.

Аминокислоты с одной карбоксильной группой и одной аминогруппой имеют нейтральную реакцию.

опыт «Свойства аминоуксусной кислоты»

а) моноаминомонокарбоновые кислоты (нейтральные кислоты)

Внутримолекулярная нейтрализация  — образуется биполярный цвиттер-ион.

Водные растворы моноаминомонокарбоновых кислот нейтральны (рН≈7).

б) моноаминодикарбоновые кислоты (кислые аминокислоты)

Водные растворы моноаминодикарбоновых кислот имеют рН7 (щелочная среда), так как в результате образования внутренних солей этих кислот в растворе появляется избыток гидроксид-ионов ОН— .

2. Взаимодействие с основаниями и кислотами

Аминокислоты как амфотерные соединения образуют соли как с кислотами (по группе NH2), так и со щелочами (по группе СООН).

Как кислота (участвует карбоксильная группа)

Как карбоновые кислоты α-аминокислоты образуют функциональные производные: соли, сложные эфиры, амиды.

а) взаимодействие с основаниями 

Образуются соли:

б) взаимодействие со спиртами (р. этерификации)

Аминокислоты могут реагировать со спиртами в присутствии газообразного хлороводорода, превращаясь в сложный эфир. Сложные эфиры аминокислот не имеют биполярной структуры и являются летучими соединениями.

в) взаимодействиес  аммиаком 

Образуются амиды:

Как основание (участвует аминогруппа)

а) взаимодействие с сильными кислотами

Подобно аминам, аминокислоты реагируют с сильными кислотами с образованием солей аммония:

б) взаимодействие с азотистой кислотой (р. дезаминирования)

Подобно первичным аминам, аминокислоты реагируют с азотистой кислотой, при этом аминогруппа превращается в гидроксогруппу, а аминокислота – в гидроксикислоту:

Измерение объёма выделившегося азота позволяет определить количество аминокислоты (метод Ван-Слайка).

4. Межмолекулярное взаимодействие α-аминокислот– образование пептидов (р. поликонденсации)

При взаимодействии карбоксильной группы одной молекулы аминокислоты и аминогруппы другой молекулы аминокислоты образуются пептиды. При взаимодействии двух α-аминокислот образуется дипептид.

Межмолекулярная реакция с участием трех α-аминокислот приводит к образованию трипептида и т.д.

Важнейшие природные полимеры – белки (протеины) – относятся к полипептидам, т.е представляют собой продукт поликонденсации a-аминокислот.

5. Качественные реакции!

а) нингидриновая реакция

Все аминокислоты окисляются нингидрином с образованием продуктов сине-фиолетового цвета:

Иминокислота пролин дает с нингидрином  желтое окрашивание.

б) с ионами тяжелых металлов α-аминокислоты образуют внутрикомплексные соли. Комплексы меди (II), имеющие глубокую синюю окраску, используются для обнаружения α-аминокислот.

опыт «Образование медной соли аминоуксусной кислоты»

Аминокислоты

Источник: https://himija-online.ru/organicheskaya-ximiya/aminokisloty/ximicheskie-svojstva-aminokislot.html

3.7. Характерные химические свойства азотсодержащих органических соединений: аминов и аминокислот

Глицин аммиак

Амины – производные аммиака, в молекуле которого один, два или все три атома водорода замещены на углеводородные радикалы.

По количеству замещенных атомов водорода амины делят на:

первичныевторичныетретичные
R-NH2

По характеру углеводородных заместителей амины делят на

Общие особенности строения аминов

Также как и в молекуле аммиака, в молекуле любого амина атом азота имеет неподеленную электронную пару, направленную в одну из вершин искаженного тетраэдра:

По этой причине у аминов как и у аммиака существенно выражены основные свойства.

Так, амины аналогично аммиаку обратимо реагируют с водой, образуя слабые основания:

Связь катиона водорода с атомом азота в молекуле амина реализуется с помощью донорно-акцепторного механизма за счет неподеленной электронной пары атома азота.

[attention type=yellow]

Предельные амины являются более сильными основаниями по сравнению с аммиаком, т.к. в таких аминах углеводородные заместители обладают положительным индуктивным (+I) эффектом.

[/attention]

В связи с этим на атоме азота увеличивается электронная плотность, что облегчает его взаимодействие с катионом Н+.

Ароматические амины, в случае если аминогруппа непосредственно соединена с ароматическим ядром, проявляют более слабые основные свойства по сравнению с аммиаком.

Связано это с тем, что неподеленная электронная пара атома азота смещается в сторону ароматической π-системы бензольного кольца в следствие чего, электронная плотность на атоме азота снижается.

В свою очередь это приводит к снижению основных свойств, в частности способности взаимодействовать с водой. Так, например, анилин реагирует только с сильными кислотами, а с водой практически не реагирует.

Химические свойства предельных аминов

Как уже было сказано, амины обратимо реагируют с водой:

Водные растворы аминов имеют щелочную реакцию среды, вследствие диссоциации образующихся оснований:

Предельные амины реагируют с водой лучше, чем аммиак, ввиду более сильных основных свойств.

Основные свойства предельных аминов увеличиваются в ряду.

Вторичные предельные амины являются более сильными основаниями, чем первичные предельные, которые являются в свою очередь более сильными основаниями, чем аммиак.

Что касается основных свойств третичных аминов, то то если речь идет о реакциях в водных растворах, то основные свойства третичных аминов выражены намного хуже, чем у вторичных аминов, и даже чуть хуже чем у первичных.

Связано это со стерическими затруднениями, существенно влияющими на скорость протонирования амина. Другими словами три заместителя «загораживают» атом азота и мешают его взаимодействию с катионами H+.

Взаимодействие с кислотами

Как свободные предельные амины, так и их водные растворы вступают во взаимодействие с кислотами. При этом образуются соли:

Так как основные свойства предельных аминов сильнее выражены, чем у аммиака, такие амины реагируют даже со слабыми кислотами, например угольной:

Соли аминов представляют собой твердые вещества, хорошо растворимые в воде и плохо в неполярных органических растворителях. Взаимодействие солей аминов с щелочами приводит к высвобождению свободных аминов, аналогично тому как происходит вытеснение аммиака при действии щелочей на соли аммония:

[attention type=red]

2. Первичные предельные амины реагируют с азотистой кислотой с образованием соответствующих спиртов, азота N2 и воды. Например:

[/attention]

Характерным признаком данной реакции является образование газообразного азота, в связи с чем она является качественной на первичные амины и используется для их различения от вторичных и третичных.

Следует отметить, что чаще всего данную реакцию проводят, смешивая амин не с раствором самой азотистой кислоты, а с раствором соли азотистой кислоты (нитрита) и последующим добавлением к этой смеси сильной минеральной кислоты.

При взаимодействии нитритов с сильными минеральными кислотами образуется азотистая кислота, которая уже затем реагирует с амином:

Вторичные амины дают в аналогичных условиях маслянистые жидкости, так называемые N-нитрозаминами, но данная реакция в реальных заданиях ЕГЭ по химии не встречается. Третичные амины с азотистой кислотой взаимодействуют также как и с другими кислотами — с образованием соответствующих солей, в данном случае, нитритов.

Полное сгорание любых аминов приводит к образованию углекислого газа, воды и азота:

Взаимодействие с галогеналканами

Примечательно, что абсолютно такая же соль получается при действии хлороводорода на более замещенный амин. В нашем случае, при взаимодействии хлороводорода с диметиламином:

Получение аминов:

1) Алкилирование аммиака галогеналканами:

В случае недостатка аммиака вместо амина получается его соль:

2) Восстановление металлами (до водорода в ряду активности) в кислой среде:

с последующей обработкой раствора щелочью для высвобождения свободного амина:

3) Реакция аммиака со спиртами при пропускании их смеси через нагретый оксид алюминия. В зависимости от пропорций спирт/амин образуются первичные, вторичные или третичные амины:

Химические свойства анилина

Анилин – тривиальное название аминобензола, имеющего формулу:

Как можно видеть из иллюстрации, в молекуле анилина аминогруппа непосредственно соединена с ароматическим кольцом. У таких аминов, как уже было сказано, основные свойства выражены намного слабее, чем у аммиака. Так, в частности, анилин практически не реагирует с водой и слабыми кислотами типа угольной.

Взаимодействие анилина с кислотами

Анилин реагирует с сильными и средней силы неорганическими кислотами. При этом образуются соли фениламмония:

Взаимодействие анилина с галогенами

Как уже было сказано в самом начале данной главы, аминогруппа в ароматических аминах , втянута в ароматическое кольцо, что в свою очередь снижает электронную плотность на атоме азота, и как следствие увеличивает ее в ароматическом ядре.

Увеличение электронной плотности в ароматическом ядре приводит к тому, что реакции электрофильного замещения, в частности, реакции с галогенами протекают значительно легче, особенно в орто- и пара- положениях относительно аминогруппы.

[attention type=green]

Так, анилин с легкостью вступает во взаимодействие с бромной водой, образуя белый осадок 2,4,6-триброманилина:

[/attention]

Данная реакция является качественной на анилин и часто позволяет определить его среди прочих органических соединений.

Взаимодействие анилина с азотистой кислотой

Анилин реагирует с азотистой кислотой, но в виду специфичности и сложности данной реакции в реальном ЕГЭ по химии она не встречается.

Реакции алкилирования анилина

С помощью последовательного алкилирования анилина по атому азота галогенпроизводными углеводородов можно получать вторичные и третичные амины:

1. Восстановление маталлами нитробензола в присутствии сильных кислот-неокислителей:

C6H5-NO2 + 3Fe + 7HCl = [C6H5-NH3]+Cl- + 3FeCl2 + 2H2O

2. Далее полученную соль обрабатывают щелочью для высвобождения анилина:

[C6H5-NH3]+Cl— + NaOH = C6H5-NH2 + NaCl + H2O

В качестве металлов могут быть использованы любые металлы, находящиеся до водорода в ряду активности.

Реакция хлорбензола с аммиаком:

С6H5−Cl + 2NH3 → C6H5NH2 + NH4Cl

Химические свойства аминокислот

Аминокислотами называют соединения в молекулах которых присутствуют два типа функциональных групп – амино (-NH2) и карбокси- (-COOH) группы.

Другими словами, аминокислоты можно рассматривать как производные карбоновых кислот, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены на аминогруппы.

Таким образом, общую формулу аминокислот можно записать как (NH2)xR(COOH)y, где x и y чаще всего равны единице или двум.

Поскольку в молекулах аминокислот есть и аминогруппа и карбоксильная группа, они проявляют химические свойства схожие как аминов, так и карбоновых кислот.

Этерификация аминокислот

Аминокислоты могут вступать в реакцию этерификации со спиртами:

NH2CH2COOH + CH3OH → NH2CH2COOCH3+ H2O

Основные свойства аминокислот

1. Образование солей при взаимодействии с кислотами

NH2CH2COOH + HCl → [NH3CH2COOH]+Cl—

2. Взаимодействие с азотистой кислотой

NH2-CH2-COOH + HNO2 → НО-CH2-COOH + N2↑ + H2O

Примечание: взаимодействие с азотистой кислотой протекает так же, как и с первичными аминами

3. Алкилирование

NH2CH2COOH + CH3I → [CH3NH2CH2COOH]+I—

4. Взаимодействие аминокислот друг с другом

Аминокислоты могут реагировать друг с другом образуя пептиды – соединения, содержащие в своих молекулах пептидную связь –C(O)-NH-

При этом, следует отметить, что в случае проведения реакции между двумя разными аминокислотами, без соблюдения некоторых специфических условий синтеза, одновременно протекает образование разных дипептидов. Так, например, вместо реакции глицина с аланином выше, приводящей к глицилананину, может произойти реакция приводящая к аланилглицину:

Кроме того, молекула глицина не обязательно реагирует с молекулой аланина. Протекают также и реакции пептизации между молекулами глицина:

И аланина:

Помимо этого, поскольку молекулы образующихся пептидов как и исходные молекулы аминокислот содержат аминогруппы и карбоксильные группы, сами пептиды могут реагировать с аминокислотами и другими пептидами, благодаря образованию новых пептидных связей.

Отдельные аминокислоты используются для производства синтетических полипептидов или так называемых полиамидных волокон. Так, в частности с помощью поликонденсации 6-аминогексановой (ε-аминокапроновой) кислоты в промышленности синтезируют капрон:

Получаемая в результате этой реакции капроновая смола используется для производства текстильных волокон и пластмасс.

Образование внутренних солей аминокислот в водном растворе

В водных растворах аминокислоты существуют преимущественно в виде внутренних солей — биполярных ионов (цвиттер-ионов):

1) Реакция хлорпроизводных карбоновых кислот с аммиаком:

Cl-CH2-COOH + 2NH3 = NH2-CH2-COOH + NH4Cl

2) Расщепление (гидролиз) белков под действием растворов сильных минеральных кислот и щелочей.

Источник: https://scienceforyou.ru/teorija-dlja-podgotovki-k-egje/aminy-i-aminokisloty

Глицин и его натриевая соль (Е640)

Глицин аммиак

Глицин – аминокислота, которая выполняет важные биологические функции в живых организмах, участвует в биосинтезе белка, отвечает за нормальную деятельность нервной системы и регулирует обменные процессы. Аминоуксусную кислоту, выведенную искусственным путем, используют в фармацевтике, медицине и пищевой промышленности.

Пищевая добавка Е640 объединяет под одним маркировочным номером аминоуксусную кислоту (глицин) и его натриевую соль – соединения, которые применяют для оптимизации вкуса и аромата продуктов. Добавка безопасна и официально разрешена в большинстве стран мира.

Глицин, известный также как аминоуксусная или аминоэтановая кислота, относится к ряду заменимых аминокислот – простейших органических структур, которые входят в состав белков и их соединений. Вещество, полученное искусственным путем, представляет собой бесцветный порошок без запаха и отличается сладковатым вкусом.

В промышленных масштабах глицин добывают путем соединения хлоруксусной кислоты и аммиака. Аминоуксусная кислота, в свою очередь, обладает свойством образовывать сложные соли (глицинаты) с ионами металлов.

Глицинат натрия – соль натрия и аминоуксусной кислоты, которая также является веществом синтетического происхождения. Несмотря на то, что глицин и его соль – разные химические соединения, в пищевой промышленности они выполняют идентичные функции модификаторов вкуса и аромата, объединены под одним маркировочным номером и рассматриваются как добавка Е640.

Общие сведения о глицине как химическом соединении и пищевой добавкеНаименованиеСинонимыГруппаХимическая формулаСтруктураЦветЗапахВкусРастворимостьКод добавкиПроисхождениеТоксичностьОбласти применения
Глицин (Glycine)
Аминоуксусная (аминоэтановая) кислота, гликокол (устар.)
Заменимые аминокислоты
NH2 – CH2 – COOH
Мелкие моноклинные кристаллы (кристаллообразный порошок)
Белый (бесцветный)
Отсутствует
Сладкий
Полностью растворим в воде, частично – в спиртах. Не растворяется в эфире
Е640 (включая натриевую соль)
Синтетическое
Безопасен при употреблении в пределах нормы
Пищевая промышленность, фармацевтика, медицина, косметология

Глицин встречается в составе белковых молекул гораздо чаще остальных аминокислот и выполняет важнейшие биологические функции. В организме человека эта аминокислота синтезируется путем переаминирования (обратимого перенесения аминогруппы) глиоксилата или ферментативного расщепления холина и серина.

Аминоуксусная кислота является предшественницей порфиринов и пуринов, биосинтез которых происходит в живых клетках, однако биологическая роль этого соединения не ограничивается этими функциями. Глицин также является нейромедиатором, который участвует в передаче нервных импульсов, регулирует выработку других аминокислот и оказывает «тормозящее» воздействие на нейроны и мотонейроны.

Организм здорового человека самостоятельно синтезирует аминокислоты в необходимых количествах, поэтому необходимость в их употреблении в составе лекарственных средств и биологически активных добавок, как правило, отсутствует. Пищевыми источниками аминоуксусной кислоты являются продукты животного происхождения (говяжья печень и перепелиные яйца), орехи и некоторые фрукты.

Влияние глицина и его натриевой соли на организм человека

Аминоуксусная кислота как нейромедиатор выполняет регуляторные функции и влияет в первую очередь на центральную и периферийную нервную систему. Глицин обладает ноотропными свойствами, нормализует обмен веществ, активизирует защитные функции ЦНС и оказывает мягкое успокаивающее действие.

Положительное влияние глицина на организм человека:

  • снижение эмоционального напряжения, тревожности, стресса, агрессивности;
  • улучшение настроения и нормализация сна;
  • расслабление мышц и снятие судорог;
  • повышение работоспособности;
  • ослабление побочных эффектов приема психотропных препаратов;
  • уменьшение выраженности вегетососудистых расстройств;
  • снижение тяги к алкоголю и сладкому.

В составе добавки Е640 глицин и его соль не обладают вышеуказанными свойствами и не оказывают ни положительного, ни отрицательного воздействия на организм человека при употреблении в пределах нормы. Пищевая добавка не представляет угрозы здоровью, но в случае индивидуальной непереносимости может спровоцировать аллергическую реакцию.

Потенциальную опасность могут представлять примеси в составе добавки и некачественные продукты питания, при изготовлении которых применяются оптимизаторы вкуса и аромата.

Применение глицина и его натриевой соли

Области применения глицина и глицината натрия ограничиваются в основном пищевой промышленностью, медициной и фармацевтикой. Тем не менее, аминоуксусная кислота нашла применение и в косметической отрасли благодаря гипоаллергенности и антиоксидантному действию.

Косметические средства, содержащие добавку Е640:

  • лечебные шампуни для ослабленных волос и средства против облысения;
  • антивозрастная косметика, увлажняющие кремы и маски для всех типов кожи;
  • очищающие сыворотки и тоники;
  • губные помады и бальзамы.

Измельченные таблетки глицина можно использовать при изготовлении домашних средств для ухода за кожей, добавлять в увлажняющие маски и кремы. Аминоуксусная кислота способствует проникновению ценных питательных компонентов в глубокие слои дермы и усиливает эффект лечебной косметики.

Добавка Е640 в пищевой промышленности

Глицин и глицинат натрия активно используются в технологических процессах изготовления ликероводочных напитков.

Добавка Е640 в частности входит в состав элитной водки, что позволяет нейтрализовать неприятный запах и смягчить резкий вкус.

Существует также мнение, что присутствие глицина в спиртных напитках помогает снизить токсическое действие алкоголя на нервную систему и предотвращает похмелье.

Продукты питания, в составе которых можно встретить добавку Е640:

  • крепкие алкогольные напитки;
  • джемы, варенья, желе, мармелады;
  • пакетированные соки с мякотью;
  • обогащенная поваренная соль;
  • спортивные витаминизированные напитки;
  • соусы, приправы и пряности.

Аминоуксусная кислота применяется не только для оптимизации вкусовых качеств и транспортировки биологически активных веществ, но и в качестве антибактериального средства. В частности, ею обрабатывают мясо, рыбу и морепродукты для обезвреживания опасной кишечной палочки.

Использование в медицинских целях

Глицин активно применяется для лечения и профилактики заболеваний, связанных с центральной и периферийной нервной системой. Это вещество входит в состав фармацевтических препаратов ноотропного, седативного, противосудорожного и снотворного действия, обладает слабо выраженным антидепрессивным и транквилизирующим эффектом.

Медицинские показания к применению аминоуксусной кислоты как лекарственного средства:

  • сниженная умственная работоспособность, нарушения сна и памяти;
  • эмоциональное напряжение, стрессовые ситуации, неврозы;
  • эмоциональная нестабильность и повышенная возбудимость;
  • последствия ишемического инсульта, черепно-мозговых травм и нейроинфекций;
  • вегетососудистая дистония, ишемия;
  • повышенный мышечный тонус, мышечные судороги;
  • алкогольная и наркотическая зависимость, токсическое действие препаратов, угнетающих ЦНС.

Доказано, что употребление 3 г глицина в сутки положительно влияет на умственные способности и общее эмоциональное состояние человека, снимает сонливость в дневное время и нормализует ночной сон. Препарат также назначают беременным для снижения тревожности, детям и подросткам, которые испытывают трудности с социальной адаптацией и концентрацией внимания.

Оптимизатор вкуса и запаха Е640 применяют при производстве продуктов питания в большинстве стран мира, однако информация о добавке в Кодекс Алиментариус отсутствует. Случаев отравления глицином и глицинатом натрия при употреблении в пищу зарегистрировано не было, поэтому модификатор Е640 считается безопасным.

Добавка входит в список официально разрешенных к использованию в пищевой промышленности на территории Евросоюза, США и Канады. Законодательство Российской Федерации и Беларуси также допускает наличие Е640 в продуктах в пределах допустимых норм, установленных СанПиН. Данных об использовании Е640 как усилителя вкуса и ароматизатора на территории Украины нет.

[attention type=yellow]

Несмотря на то, что глицин и его соль не оказывают токсического влияния на организм человека и разрешены к использованию, продукты, в составе которых присутствует Е640, сложно назвать полезными. Большинство вкусовых добавок и ароматизаторов используется для привлечения внимания покупателя к продукции низкого качества, употребление которой следует свести к минимуму.

[/attention]

Источник: https://FoodandHealth.ru/dobavki/glicin-i-ego-natrievaya-sol-e640/

Будь здоров
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: