Кислотно-основні властивості амінокислот - Студопедія
Кислотно-основні властивості амінокислот пов'язані з наявністю в їх структурі двох іонізованих груп-карбоксильної та аміногрупи, тому амнокислоти можуть виявляти властивості як кислот, так і основ, тобто. вони є амфотерними сполуками. У кристалічному стані та у водних розчинах a-амінокислоти існують у вигляді біполярних іонів, званих також цвіттеріонами. Іонна будова зумовлює деякі особливості властивостей a-амінокислот: високу температуру плавлення (200-300 ° С), нелетючість, розчинність у воді та нерозчинність у неполярних органічних розчинниках. З розчинністю амінокислот у воді пов'язана їхня всмоктування та транспорт в організмі. Іонізація молекул амінокислот залежить від рН розчину. Для моноаміномонокарбонових кислот процес дисоціації має такий вигляд:
У сильно кислих розчинах амінокислоти присутні як позитивних іонів, а лужних – як негативних.
Кислотно-основні властивості амінокислот можна пояснити виходячи з теорії кислот та основ Бренстеда-Лоурі. Повністю протонована a-амінокислота (катіонна форма) з позиції теорії Бренстеда є двоосновною кислотою, що містить дві кислотні групи: недисоційовану карбоксильну групу (-СООН) та протоновану аміногрупу (NН3), які характеризуються відповідними значеннями рКa1 і рКa2.
Величини рК для амінокислот визначають за кривими титрування. Розглянемо криву титрування аланіну (рис. 1).
Мал. 1 – криві, отримані при титруванні 0,1М розчину аланіну 0,1М розчином HCl (а) та 0,1М растором NaOH (б).
З кривої титрування аланіну слід, що карбоксильна група має рКa1=2,34, а протонована аміногрупа рКa2 = 9,69. При рН =6,02 аланін існує у вигляді біполярного іона, коли сумарний електричний заряд частки дорівнює 0. При цьому значенні рН молекула аланіну електронейтральна. Таке значення рН називають ізоелектричною точкою і позначають рНіет або рІ. Для моноаміномонокарбонових кислот ізоелектрична точка розраховується як середнє арифметичне двох значень рКa. Наприклад, для аланіна вона дорівнює:
рI = ½ × (рКa1 + рКa2) = ½ × (2,34 + 9,69) = 6,02
При значенні рН, що перевищує ізоелектричну точку, амінокислота заряджається негативно, а при значенні рН нижче за рI амінокислота несе сумарний позитивний заряд. Наприклад, при рН = 1,0 всі молекули аланіну існують у формі іонів
із сумарним зарядом +1. При рН = 2,34, коли є суміш рівних кількостей іонів
сумарний заряд = 0,5. Аналогічним чином можна передбачити знак і величину сумарного заряду будь-якої іншої амінокислоти при будь-якому значенні рН.
Амінокислоти з іонізованою групою в радикалі мають більш складні криві титрування, що складаються з трьох ділянок, що відповідають трьом можливим стадіям іонізації, і, отже, вони мають три значення рК (рКa1, рКa2 і рКR). Іонізація кислих амінокислот, наприклад аспарагінової, складається з наступних послідовних стадій:
Ізоелектричні точки таких амінокислот визначаються також присутністю іонізованої групою радикала, поряд з a-аміно та a-карбоксильними групами. Для моноамінодикарбонових кислот ізоелектричні точки зміщені в кислу область рН і визначаються як середнє арифметичне між величинами рК для двох карбоксильних груп (A аспарагінової кислоти = 2,97). Для основних амінокислот рI зміщені в лужну область і обчислюються як середнє арифметичне між величинами рК для двох протонованихаміногруп (рI лізину = 9,74).
Кислотно-основні властивості амінокислот використовуються для поділу та подальшої ідентифікації амінокислот методами електрофорезу та іонообмінної хроматографії. Обидва ці методи засновані на відмінностях у знаку та величині сумарного електричного заряду при даному значенні рН.
Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком:
Вимкніть adBlock! і оновіть сторінку (F5)дуже потрібно