Universidad de Chile Universidad de Chile
Departamento de Química orgánica y Fisicoquímica. Departamento de Química orgánica y Fisicoquímica. Química Orgánica.
Química Orgánica.
Prof. Eduardo Arturo Soto Bustamante Prof. Eduardo Arturo Soto Bustamante
•K.Peter C. Volhardt, “Organic Chemistry” W.H.Freeman and Co. New York, 1987 •Andrew Streitwieser Jr., Clayton H. Heathoock. “Introduction to Orgaanic Chemistry” Macmillan Publishing Co. Inc. N.Y. 1976
Aminoácidos (AA): Constituyentes esenciales de las proteínas.
Formados por átomos de C, H, O, N y algunos con S. Biológicamente son nutrientes que forman la base
estructural de las proteínas. estructural de las proteínas.
Poseen un centro quiral en posición 2 o carbono alfa. En general poseen conformación (S).
Su identidad la define el grupo R.
Su estructura es similar a la de los azucares.
N H2 H R COOH C2; Cα S N H2 H R COOH N H2 H R COOH O H H CH2OH COOH PROYECCIONES DE FISCHER
Existen AA esenciales (son 20) y no
esenciales
Tipos de estructuras : Definición del grupo R. Grupos alifáticos.
Grupos alifáticos.
Grupos conteniendo hidroxilos. Grupos conteniendo amina.
Grupos conteniendo Mercapto sulfuros Grupos conteniendo ácidos carboxílicos
N
H2 H
R
COOH
R AMINOÁCIDO Código pKa(-COOH) pKa(-NH2) pKa(otro)
-H Glicina Gli 2,4 9,8
CON GRUPOS ALIFATICOS
-CH3 Alanina Ala 2,4 9,9 -CH(CH3)2 Valina Val 2,3 9,7 -CH2CH(CH3)2 Leucina Leu 2,3 9,7 -CH(CH3)CH2-CH3 Isoleucina Iso 2,3 9,7 -CH2-(C6H5) Fenilalanina Fen 2,6 9,2 *Prolina Pro 2,0 10,6 CON HIDROXILOS -CH2OH Serina Ser 2,2 9,4
-CH(CH3)OH Treonina Tre 2,1 9,1
-CH2-(C6H5)-OH Tirosina Tir 2,2 9,1 10,1
NH+ O O N H2 H R COOH N H N H N N H N H CON AMINO
-CH2-CO-CH2 Asparagina Asp 2,0 8,8
-CH2-CH2-CO-NH2 Glutamina Glu 2,2 9,1
-(CH2)4-NH2 Lisina Lis 2,2 9,2 10,8 -( CH2)3NH-(C=NH)-NH2 Arginina Arg 1,8 9,0 13,2 Triptofano Trp 2,4 9,4 N H N H N N H N H Triptofano Trp 2,4 9,4 Histidina His 1,8 9,2 6,1
CON MERCAPTO SULUROS
-CH2-SH Cisteína Cis 1,9 10,3 8,4
-CH2-CH2-S-CH3 Metionina Met 2,2 9,3 CON ÁCIDOS CARBOXÌLICOS
-CH2-COOH Ácido asparágino Asp 2,0 10,0 3,9
-CH2-CH2-COOH Ácido glutamino Glu 2,1 10,0 4,3
AMINOÁCIDO S R RACEMATO Glicina (F) 3.6 Alanina 21 235 6 Valina 15 215 9 Leucina 12 420 27.5 Isoleucina 52 4.150 22.5 Metionina 15 245 1.5 Prolina 40 4.250 345
PRECIO DE AMINOÁCIDOS EN USD POR 100 G *Al estado de Clorhidrato
Prolina 40 4.250 345 Fenilalanina 22 280 20 Triptofano 47 290 30 Serina 66 830 29 Teronina 47 138 51 Cisteína 35 12.400* 550* Tirosina 10 700 40 Asparagina 23 110 45 Glutamina 13 1380 210 Ácido asparágino 10 100 5.5 Ácido glutamino (F) 5.5 325 42 Lisina 5.5* 690* 14* Arginina 12 3.900* 505* Histidina 23 305* 83*
I. Reacción de Hell-Volhard-Zelinsky.
II. Alquilación de esteres amino malónicos
N-Substituidos (Síntesis de Gabriel)
N-Substituidos (Síntesis de Gabriel)
III. Síntesis de Strecker.
IV. Otros métodos
Carl Magnus Von Hell: 1849-1926, Profesor U. de Stutgart
Jacob Volhard: 1834-1910, Profesor U. de Halle Jacob Volhard: 1834-1910, Profesor U. de Halle Nicolai Zelinsky: 1861-1953, Profesor U. de Moscú.
El compuesto A A puede formar distintos αα--amonoácidosamonoácidos
racémicos por reacción con RR--X X o compuestos
carbonilicos
VARIANTE: Uso del Dietil-N-Etanoil-2-Amino Propandioato
Ejemplos:
Ejemplos:
Adolf Strecker: 1822-1871,químico alemán Profesoor U. de Würzburg RX de HCN con aldehidos.
Heterociclos: Prolina.
Esterificaciones: Metanol, etanol o alcohol bencílico.
El éster se separa como clorhidrato por recristalización.
El aminoácido se regenera sin el uso de hidrólisis ácida sino por hidrogenólisis.
Preparación de ésteres bencílicos:
Preparación de amidas.
En medio básico: N-benzoilación bajo condiciones de Schotten-Baumann
Con anhídrido acético.
Preparación de sulfonamidas
Identificación de aminoácidos: Reacción de la Ninhidrina
Se produce un color púrpura que absorbe a 570 nm en forma intensa.
Sólo el nitrógeno del grupo amino está comprometido.
Péptido: 2AA Oligopéptido: AA < 10. Polipéptido : AA > 10. Proteína: AA > 100. Clasificación. Clasificación.
Estructura Primaria. (básica) Secuencia de AA.
Estructura Primaria.
Ejemplo, Insulina: Hormona producida por el páncreas, formada por 51,5 AA, encargada de regular la cantidad de azúcar en la sangre.
Fig. Modelo molecular de la Insulina.
Estructura secundaria
Fig. Colágeno, componente más abundante de piel y huesos. Fotografía tomada con Microscopio electrónico.
Estructura secundaria
Fig. Colágeno, componente más abundante de piel y huesos. Fotografía tomada con Microscopio electrónico.
Estructura terciaria Estructura terciaria.
El plegamiento de las estructuras primarias y secundarias le confiere una forma tridimensional.
Estructura cuaternaria. Estructura cuaternaria.
Hemoglobina: transporta oxígeno por la sangre desde los
Proteína desnaturalizada: únicamente la estructura primaria.
En muchos casos, la desnaturalización es reversible: RENATURALIZACIÓN. En algunos casos, la desnaturalización conduce a la pérdida total de la solubilidad, con lo que la proteína precipita.
La formación de agregados fuertemente hidrofóbicos impide su renaturalización, y hacen que el proceso sea irreversible.
SEGUNDO PASO: DETERMINACIÒN DE LA CANTIDAD DE AMINOÁCIDOS CONSTITUYENTES
Desde el grupo N-Terminal.
Método de Sanger (1918, Profesor de la Universidad de Cambridge, Premio Nóbel 1958 y 1980).
Premio Nóbel 1958 y 1980).
Substitución nucleofílica con 2,4-dinitrofluorobenceno.
Método de
Método de EdmannEdmann (1916, Profesor de la (1916, Profesor de la U Universidad de
U Universidad de LundLund, Suecia) , Suecia)
Con feniltioisocianato C6H5N=C=S y formación de un derivado de la urea
DESDE EL GRUPO C-TERMINAL
Carboxipeptidasa (enzima) hidrolisa amidas C-terminales
La enzima continúa hidrolisando
Se pueden determinar unos 3 0 4 grupos C-terminales
LAS PROTEINAS PUEDEN SER FRAGMENTADAS
SELECTIVAMENTE.
Proteínas o péptidos pueden ser fragmentados. Algunas enzimas fragmentadas selectivamente.
Tripsina Lisina o Arginina
Quimotripsina Fenilalanina, Triptofano, Tirosina
Pepsina Fenilalanina, Triptofano, Tirosina, Leusina,
Reactivos específicos como BrCn: fragmenta una unión a una metionina.
Los péptidos fragmentados se someten a cromatografía
Se separan y se identifican por el método de Edman
Los Bloques de péptidos se analizan en conjunto
Posible estructura de la proteína en estudio no debe incluir
repeticiones de secuencias.
La obtención del péptido por calentamiento de dos aminoácidos no funciona: Se obtienen mezclas
- H2O
Gly + Ala Gly-Gly + Ala-Ala + Ala-Gly + Gly-Ala + Gly-Gly-Ala + ... Δ
La policondensación de un aminoácido produce homopolímeros, o polipéptidos: Reacción a través de la formación de una 2,5 dicetopiperazina.
Reacción a través de la formación de una 2,5 dicetopiperazina.
La formación del dímero en una primera etapa es lenta, el que rápidamente se cicla para formar la diamida cíclica.
Ataque de otro aminoácido libre o alguna cadena en formación: Apertura del anillo y crecimiento de la cadena.
Requisitos:
1. Fácil de incluir en el aminoácido
2. Formación de un enlace de tipo amídico 2. Formación de un enlace de tipo amídico
3. Dicho enlace debe ser más fácil de hidrolizar que el del nuevo enlace peptídico.
PROTECCIÓN DEL GRUPO AMINO
Grupo fenilmetoxicarbonil o grupo carbobenzoxi (cbz)
Reacción de un aminoácido con clorometanoato de bencilo o el éster bencílico del ácido 1-clorofórmico en medio básico.
Liberación por hidrogenólisis.
Producción de un ácido carbamínico el que se descompone liberando CO2 y el
1,1-dimetiletoxicarbonil o terbutóxicarbonil (Boc) Reacción entre el aminoácido y Bis(1,1,-dimetiletil) bicarbonato o Di-ter-butildicarbonato.
Deprotección por tratamiento en medio ácido suave. Ácido clorhídrico o ácido trifluoroacético a
Formación de ésteres metílicos, etílicos o bencílicos.
La hidrólisis o deprotección se produce en medio básico.
Ésteres bencílicos pueden ser sometidos a hidrogenólisis.
FORMACIÓN DEL ENLACE PEPTÍDICO; ACTIVACIÓN DEL GRUPO CARBOXI Y SÍNTESIS DEL PÉPTIDO.
El grupo carboxílico se activa con agentes especiales. Diciclohexilcarbodiimida (DCC). Agente deshidratante.
Preparación de DCC: Tratamiento de dos equivalentes de ciclohexilamina en sulfuro de carbono en presencia de óxido de mercurio (HgO).
Síntesis de Glicinalanina.
Anclaje de aminoácidos a un resina poliestirénica.
Se funcionaliza el polímero (hasta un 10%) mediante una reacción de
Se asegura, además, que el polímero poliestirénico no reaccione con si mismo entre los centros activados.
La liberación del péptido se produce por hidrólisis con Ácido Fluorhídrico. El péptido así sintetizado puede ser lavado y filtrado cada vez que un
