Все аминокислоты — амфотерные соединения, они могут проявлять как кислотные свойства, обусловленные наличием в их молекулах карбоксильной группы —COOH, так и основные свойства, обусловленные аминогруппой —NH2. Аминокислоты взаимодействуют с кислотами и щелочами:
NH2 —CH2 —COOH + HCl → HCl • NH2 —CH2 —COOH (хлороводородная соль глицина)NH2 —CH2 —COOH + NaOH → H2O + NH2 —CH2 —COONa (натриевая соль глицина)Растворы аминокислот в воде благодаря этому обладают свойствами буферных растворов, то есть находятся в состоянии внутренних солей.
NH2 —CH2COOH N+H3 —CH2COO-Аминокислоты обычно могут вступать во все реакции, характерные для карбоновых кислот и аминов.
Этерификация:
NH2 —CH2 —COOH + CH3OH → H2O + NH2 —CH2 —COOCH3 (метиловый эфир глицина)Важной особенностью аминокислот является их к поликонденсации, приводящей к образованиюполиамидов, в том числе пептидов, белков, нейлона, капрона.
Реакция образования пептидов:
HOOC —CH2 —NH —H + HOOC —CH2 —NH2 → HOOC —CH2 —NH —CO —CH2 —NH2 + H2OИзоэлектрической точкой аминокислоты называют значение pH, при котором максимальная доля молекул аминокислоты обладает нулевым зарядом. При таком pH аминокислота наименее подвижна в электрическом поле, и данное свойство можно использовать для разделения аминокислот, а также белков и пептидов.
Цвиттер-ионом называют молекулу аминокислоты, в которой аминогруппа представлена в виде -NH3+, а карбоксигруппа — в виде -COO−. Такая молекула обладает значительным дипольным моментом при нулевом суммарном заряде. Именно из таких молекул построены кристаллы большинства аминокислот.
Некоторые аминокислоты имеют несколько аминогрупп и карбоксильных групп. Для этих аминокислот трудно говорить о каком-то конкретном цвиттер-ионе.
Большинство аминокислот можно получить в ходе гидролиза белков или как результат химических реакций:
CH3COOH + Cl2 + (катализатор) → CH2ClCOOH + HCl; CH2ClCOOH + 2NH3 →NH2 —CH2COOH + NH4ClМеханизм электрофильного замещения
Рассмотрим механизм электрофильного замещения на примере реакции незамещенного
бензола с хлором в присутствии хлорида алюминия.
На первой стадии механизма реакции при взаимодействии хлора с кислотой Льюиса образуется электрофильная частица - катион хлора, который вступает во взаимодействие с -нуклеофилом - бензолом, в результате чего образуется -комплекс. Катион хлора готов присоединиться по двойной связи, в результате его присоединения к бензолу образуется -комплекс, который имеет три граничные структуры. Последняя стадия - отрыв атома водорода тетрахлоридом алюминия и ароматизация продукта реакции.
РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ
Реакции присоединения протекают сложнее и в более жестких условиях, чем реакции электрофильного замещения.
При нормальных условиях бензол не обесцвечивает бромную воду
В условиях термического или фотолитического бромирования и хлорирования реакции протекают по свободно-радикальному механизму с образованием насыщенных циклических галогенпроизводных:
1. Галогенирование. На свету бензол присоединяет хлор, при этом образуется гексахлозамещенный циклогексан (гексахлоран):
Данная реакция имеет промышленное применение, так как гексахлоран является широко используемым инсектицидом. В случае хлорирования гомологов бензола в тех же условиях, происходит не присоединение по бензольному ядру, а замещение в "боковую цепь" и образуются замещенные хлорпроизводные:
2. Каталитическое гидрирование на никелевых и др. металлических катализаторах при повышенных температуре и давлении имеет промышленное значение. При гидрировании бензола образуется циклогексан:
В случае гидрирования алкиларенов образуются циклогесаны с соответствующими заместителями. Например, гидрирование толуола приводит к образованию метилциклогексана.
