composés azotés. Thème : Matière organique

Composés nitrés. Les composés nitrés sont appelés substances organiques, dont les molécules contiennent un groupe nitro - NO 2 au niveau de l'atome de carbone.

Ils peuvent être considérés comme des dérivés d'hydrocarbures obtenus en remplaçant un atome d'hydrogène par un groupe nitro. Selon le nombre de groupes nitro, ils distinguent composés mono-, di- et polynitro.

Noms des composés nitrés produit à partir des noms des hydrocarbures d'origine avec l'ajout du préfixe nitro- :

La formule générale de ces composés est R-NO 2 .

L'introduction d'un groupe nitro dans la matière organique est appelée nitration. Il peut être réalisé différentes façons.La nitration des composés aromatiques s'effectue facilement sous l'action d'un mélange d'acides nitrique et sulfurique concentrés (le premier est un agent nitrant, le second est un agent déshydratant) :

Le trinitrotoluène est bien connu comme explosif. Explose uniquement lors de la détonation. Brûle avec une flamme fumeuse sans explosion.

La nitration des hydrocarbures saturés est réalisée par action de l'acide nitrique dilué sur les hydrocarbures sous chauffage et pression élevée (réaction de M.I. Konovalov):

Les composés nitrés sont souvent également préparés en faisant réagir des halogénures d'alkyle avec du nitrite d'argent :

Lors de la réduction de composés nitrés, des amines se forment.

Composés hétérocycliques azotés. Les composés hétérocycliques sont des composés organiques contenant des cycles (cycles) dans leurs molécules, à la formation desquels, en plus de l'atome de carbone, participent également des atomes d'autres éléments.

Les atomes des autres éléments qui composent l'hétérocycle sont appelés hétéroatomes. Les hétérocycles les plus courants sont les hétéroatomes d'azote, d'oxygène et de soufre, bien que il peut y avoir des composés hétérocycliques avec une grande variété d'éléments ayant une valence d'au moins deux.

Les composés hétérocycliques peuvent avoir 3, 4, 5, 6 atomes ou plus dans le cycle. Cependant valeur la plus élevée ont hétérocycles à cinq et six chaînons. Ces cycles, comme dans la série des composés carbocycliques, se forment le plus facilement et se distinguent par la plus grande force. Un hétérocycle peut contenir un, deux ou plusieurs hétéroatomes.

Dans de nombreux composés hétérocycliques, la structure électronique des liaisons dans le cycle est la même que dans les composés aromatiques. Par conséquent, les composés hétérocycliques typiques sont classiquement désignés non seulement par des formules contenant des liaisons simples et doubles alternées, mais également par des formules dans lesquelles la conjugaison des électrons p est indiquée par un cercle inscrit dans la formule.

Pour les hétérocycles, des noms empiriques sont généralement utilisés.

Hétérocycles à cinq chaînons

Hétérocycles à six chaînons

Les hétérocycles fusionnés avec un cycle benzénique ou avec un autre hétérocycle, comme la purine, sont d'une grande importance :

Hétérocycles à six chaînons. Pyridine C 5 H 5 N - l'hétérocycle aromatique à six chaînons le plus simple avec un atome d'azote. Il peut être considéré comme un analogue du benzène, dans lequel un groupe CH est remplacé par un atome d'azote :

La pyridine est un liquide incolore, légèrement plus clair que l'eau, avec une odeur désagréable caractéristique ; miscible à l'eau dans n'importe quel rapport. La pyridine et ses homologues sont isolés du goudron de houille. Dans des conditions de laboratoire, la pyridine peut être synthétisée à partir d'acide cyanhydrique et d'acétylène :

Propriétés chimiques pyridine sont déterminés par la présence d'un système aromatique contenant six électrons p et un atome d'azote avec une paire d'électrons non partagée.

1. Propriétés de base. La pyridine est une base plus faible que les amines aliphatiques. Sa solution aqueuse colore le tournesol dans Couleur bleue:

Lorsque la pyridine réagit avec des acides forts, des sels de pyridinium se forment :

2. propriétés aromatiques. Comme le benzène, la pyridine réagit substitution électrophile, cependant, son activité dans ces réactions est inférieure à celle du benzène en raison de la forte électronégativité de l'atome d'azote. Nitrates de pyridine à 300 ° Avec un faible rendement :

L'atome d'azote dans les réactions de substitution électrophile se comporte comme un substituant de 2ème espèce, donc la substitution électrophile se produit dans méta- position.

Contrairement au benzène la pyridine peut réagir substitution nucléophile, puisque l'atome d'azote tire la densité électronique du système aromatique et ortho-para- les positions relatives à l'atome d'azote sont appauvries en électrons. Ainsi, la pyridine peut réagir avec l'amidure de sodium, formant un mélange ortho- et paire- aminopyridines (Réaction de Chichibabine):

À hydrogénation de la pyridine le système aromatique se décompose et se forme pipéridine, qui est une amine secondaire cyclique et est une base beaucoup plus forte que la pyridine :

Pyrimidine C 4 H 4 N 2 - hétérocycle à six chaînons avec deux atomes d'azote. Il peut être considéré comme un analogue du benzène, dans lequel deux groupes CH sont remplacés par des atomes d'azote :

En raison de la présence de deux atomes d'azote électronégatifs dans le cycle, la pyrimidine est encore moins active dans les réactions de substitution électrophile que la pyridine. Ses propriétés de base sont également moins prononcées que celles de la pyridine.

La signification principale de la pyrimidine est qu'il est l'ancêtre de la classe des bases pyrimidiques.

Les bases pyrimidiques sont des dérivés de la pyrimidine dont les résidus font partie des acides nucléiques : uracile, thymine, cytosine.

Chacune de ces bases peut exister sous deux formes. A l'état libre, les bases existent sous forme aromatique, et elles entrent dans la composition des acides nucléiques sous forme NH.

Composés avec un cycle à cinq chaînons. Pyrrole C 4 H 4 NH - hétérocycle à cinq chaînons avec un atome d'azote.

Le système aromatique contient six électrons p (un de chacun des quatre atomes de carbone et une paire d'électrons de l'atome d'azote). Contrairement à la pyridine, la paire d'électrons de l'atome d'azote du pyrrole fait partie du système aromatique, donc le pyrrole est pratiquement dépourvu de propriétés fondamentales.

Le pyrrole est un liquide incolore avec une odeur similaire à celle du chloroforme. Le pyrrole est légèrement soluble dans l'eau (< 6%), но растворим в органических растворителях. На воздухе быстро окисляется и темнеет.

Pyrrole recevoir condensation de l'acétylène avec l'ammoniac :

ou ammonolyse de cycles à cinq chaînons avec d'autres hétéroatomes (Réaction de Yuriev):

Les acides minéraux forts peuvent extraire la paire d'électrons de l'atome d'azote du système aromatique, tandis que l'aromaticité est brisée et que le pyrrole est converti en un composé instable, qui polymérise immédiatement. L'instabilité du pyrrole en milieu acide est appelée acidophobie.

Le pyrrole présente les propriétés d'un acide très faible. Il réagit avec le potassium pour former du pyrrole-potassium :

Le pyrrole, en tant que composé aromatique, est sujet à des réactions de substitution électrophiles qui se produisent principalement au niveau de l'atome de carbone a (adjacent à l'atome d'azote).

Lorsque le pyrrole est hydrogéné, il se forme de la pyrrolidine - une amine secondaire cyclique, qui présente les propriétés principales :

Purine - hétérocycle, comprenant deux cycles articulés : pyridine et imidazole :

Le système aromatique de la purine comprend dix électrons p (huit électrons de doubles liaisons et deux électrons de l'atome d'azote du pyrrole). La purine est un composé amphotère. Les propriétés basiques faibles de la purine sont associées aux atomes d'azote du cycle à six chaînons, et les propriétés acides faibles sont associées au groupe NH du cycle à cinq chaînons.

La signification principale de la purine est qu'elle est l'ancêtre de la classe des bases puriques.

Les bases puriques sont des dérivés de la purine dont les restes font partie des acides nucléiques : adénine, guanine.

Acides nucléiques. Les acides nucléiques sont des composés macromoléculaires naturels (polynucléotides) qui jouent un rôle énorme dans le stockage et la transmission des informations héréditaires dans les organismes vivants. Le poids moléculaire des acides nucléiques peut varier de centaines de milliers à des dizaines de milliards. Ils ont été découverts et isolés des noyaux cellulaires dès le XIXe siècle, mais ils rôle biologique n'a été découvert que dans la seconde moitié du XXe siècle.

La structure des acides nucléiques peut être établie en analysant les produits de leur hydrolyse. Avec une hydrolyse complète des acides nucléiques, un mélange de bases pyrimidiques et puriques, un monosaccharide (b-ribose ou b-désoxyribose) et de l'acide phosphorique sont formés. Cela signifie que les acides nucléiques sont construits à partir de fragments de ces substances.

Avec l'hydrolyse partielle des acides nucléiques, un mélange se forme nucléotides dont les molécules sont constituées de résidus d'acide phosphorique, d'un monosaccharide (ribose ou désoxyribose) et d'une base azotée (purine ou pyrimidine). Le résidu d'acide phosphorique est attaché au 3ème ou 5ème atome de carbone du monosaccharide, et le résidu de base est attaché au premier atome de carbone du monosaccharide. Formules générales des nucléotides :

où X=OH pour ribonucléotides, construit à base de ribose, et X \u003d\u003d H pour les désoxyribonucléotides,à base de désoxyribose. Selon le type de base azotée, on distingue les nucléotides puriques et pyrimidiques.

Le nucléotide est la principale unité structurelle des acides nucléiques, leur lien monomère. Les acides nucléiques composés de ribonucléotides sont appelés acides ribonucléiques (ARN). Les acides nucléiques constitués de désoxyribonucléotides sont appelés acides désoxyribonucléiques (ADN). La composition des molécules ARN nucléotides contenant des bases adénine, guanine, cytosine et uracile. La composition des molécules ADN contient des nucléotides contenant adénine, guanine, cytosine et thymine. Des abréviations à une lettre sont utilisées pour désigner les bases : adénine - A, guanine - G, thymine - T, cytosine - C, uracile - U.

Les propriétés de l'ADN et de l'ARN sont déterminées par la séquence de bases dans la chaîne polynucléotidique et la structure spatiale de la chaîne. La séquence de base contient l'information génétique, et les résidus monosaccharidiques et acide phosphorique jouent un rôle structurel (porteurs, bases).

Avec l'hydrolyse partielle des nucléotides, un résidu d'acide phosphorique est clivé et nucléosides, dont les molécules sont constituées d'un résidu d'une base purique ou pyrimidique associé à un résidu monosaccharidique - ribose ou désoxyribose. Formules développées des principaux nucléosides puriques et pyrimidiques :

Nucléosides puriques :

Nucléosides pyrimidiques :

Dans les molécules d'ADN et d'ARN, les nucléotides individuels sont liés en une seule chaîne polymère en raison de la formation de liaisons ester entre les résidus d'acide phosphorique et les groupes hydroxyle aux 3e et 5e atomes de carbone du monosaccharide :

Structure spatiale chaînes polynucléotidiques d'ADN et d'ARN a été déterminée par analyse de diffraction des rayons X. L'une des plus grandes découvertes en biochimie du XXe siècle. s'est avéré être un modèle de la structure double brin de l'ADN, qui a été proposé en 1953 par J. Watson et F. Crick. Selon ce modèle, la molécule d'ADN est une double hélice et se compose de deux chaînes polynucléotidiques torsadées en côtés opposés autour d'un axe commun. Les bases puriques et pyrimidiques sont situées à l'intérieur de l'hélice, tandis que les résidus phosphate et désoxyribose sont à l'extérieur. Les deux hélices sont maintenues ensemble par des liaisons hydrogène entre les paires de bases. La propriété la plus importante de l'ADN est la sélectivité dans la formation de liaisons. (complémentarité). Les tailles des bases et de la double hélice sont choisies dans la nature de manière à ce que la thymine (T) forme des liaisons hydrogène uniquement avec l'adénine (A), et la cytosine (C) uniquement avec la guanine (G).

Ainsi, deux brins d'une molécule d'ADN sont complémentaires l'un de l'autre. La séquence de nucléotides dans l'une des hélices détermine de manière unique la séquence de nucléotides dans l'autre hélice.

Dans chaque paire de bases liées par des liaisons hydrogène, l'une des bases est la purine et l'autre est la pyrimidine. Il s'ensuit que le nombre total de résidus de bases puriques dans une molécule d'ADN est égal au nombre de résidus de bases pyrimidiques.

La longueur des chaînes polynucléotidiques d'ADN est pratiquement illimitée. Le nombre de paires de bases dans une double hélice peut varier de quelques milliers dans les virus les plus simples à des centaines de millions chez l'homme.

Contrairement à l'ADN, les molécules d'ARN sont constituées d'une seule chaîne polynucléotidique. Le nombre de nucléotides dans la chaîne varie de 75 à plusieurs milliers, et le poids moléculaire de l'ARN peut varier de 2500 à plusieurs millions. La chaîne polynucléotidique de l'ARN n'a pas de structure strictement définie.

Le rôle biologique des acides nucléiques. L'ADN est la molécule principale d'un organisme vivant. Il stocke l'information génétique qu'il transmet d'une génération à l'autre. Dans les molécules d'ADN, la composition de toutes les protéines du corps est enregistrée sous une forme codée. Chaque acide aminé qui fait partie des protéines a son propre code dans l'ADN, c'est-à-dire une certaine séquence de bases azotées.

L'ADN contient toutes les informations génétiques, mais n'est pas directement impliqué dans la synthèse des protéines. Le rôle d'intermédiaire entre l'ADN et le site de synthèse des protéines est assuré par l'ARN. Le processus de synthèse des protéines basé sur l'information génétique peut être schématiquement divisé en deux étapes principales : la lecture de l'information (transcription) et la synthèse des protéines (diffuser).

Les cellules contiennent trois types d'ARN qui remplissent différentes fonctions.

1. Information ou matrice. ARN(il est désigné par ARNm) lit et transfère l'information génétique de l'ADN contenu dans les chromosomes aux ribosomes, où une protéine est synthétisée avec une séquence strictement définie d'acides aminés.

2. ARN de transfert(ARNt) transporte les acides aminés vers les ribosomes, où ils sont reliés par une liaison peptidique dans une séquence spécifique que l'ARNm définit.

3. ARN ribosomique (ARNr) directement impliqué dans la synthèse des protéines dans les ribosomes. Les ribosomes sont des structures supramoléculaires complexes composées de quatre ARNr et de plusieurs dizaines de protéines.. En fait, les ribosomes sont des usines de production de protéines.

Tous les types d'ARN sont synthétisés sur la double hélice d'ADN.

La séquence de bases dans l'ARNm est le code génétique qui contrôle la séquence d'acides aminés dans les protéines. Il a été déchiffré en 1961-1966. Une caractéristique remarquable du code génétique est que il est universel pour tous les organismes vivants. Les mêmes bases dans différents ARN (qu'il s'agisse d'ARN humain ou viral) correspondent aux mêmes acides aminés. Chaque acide aminé a sa propre séquence de trois bases appelées codon. Certains acides aminés sont codés par plus d'un codon. Ainsi, la leucine, la sérine et l'arginine correspondent à six codons, cinq acides aminés - quatre codons, l'isoleucine - trois codons, neuf acides aminés - deux codons, et la méthionine et le tryptophane - un chacun. Trois codons sont des signaux pour arrêter la synthèse de la chaîne polypeptidique et sont appelés codons terminateurs.

Amines. Les amines sont des composés organiques qui peuvent être considérés comme des dérivés de l'ammoniac, dans lesquels un ou plusieurs atomes d'hydrogène sont remplacés par des radicaux hydrocarbonés.

Selon la nature du radical, les amines peuvent être aliphatiques (limitantes et insaturées), alicycliques, aromatiques, hétérocycliques. Ils sont subdivisés en primaire, secondaire, tertiaire en fonction du nombre d'atomes d'hydrogène remplacés par un radical.

Les sels d'ammonium quaternaire du type +Cl- sont des analogues organiques des sels d'ammonium inorganiques.

Noms des amines primaires généralement produits à partir des noms des hydrocarbures correspondants, en leur ajoutant le préfixe aminé ou se terminant -amine . Noms des amines secondaires et tertiaires le plus souvent ils se forment selon les principes de la nomenclature rationnelle, listant les radicaux présents dans le composé :

primaire R-NH 2:CH 3 -NH 2 - méthylamine; C 6 H 5 -NH 2 - phénylamine;

secondaire R-NH-R" : (CH 2 ) NH - diméthylamine ; C 6 H 5 -NH-CH 3 - méthylphénylamine ;

tertiaire R-N(R")-R": (CH 3) 3 H - triméthylamine; (C 6 H 5 ) 3 N - triphénylamine.

Reçu. une. Chauffage d'halogénures d'alkyle avec l'ammoniac sous pression conduit à l'alkylation séquentielle de l'ammoniac, avec formation d'un mélange de sels d'amines primaires, secondaires et tertiaires, qui sont déshydrohalogénés par l'action des bases :

2. Amines aromatiques obtenu par réduction de composés nitrés :

Le zinc ou le fer dans un environnement acide ou l'aluminium dans un environnement alcalin peuvent être utilisés pour la réduction.

3. Amines inférieures obtenu en faisant passer un mélange d'alcool et d'ammoniaque sur la surface du catalyseur :

propriétés physiques. Les amines aliphatiques les plus simples dans des conditions normales sont des gaz ou des liquides à bas point d'ébullition et à odeur piquante. Toutes les amines sont des composés polaires, ce qui conduit à la formation de liaisons hydrogène dans les amines liquides, et par conséquent, leurs points d'ébullition dépassent les points d'ébullition des alcanes correspondants. Les premiers représentants d'un certain nombre d'amines se dissolvent dans l'eau, à mesure que le squelette carboné se développe, leur solubilité dans l'eau diminue. Les amines sont également solubles dans les solvants organiques.

Propriétés chimiques. 1. Propriétés de base.Étant des dérivés de l'ammoniac, toutes les amines ont des propriétés basiques, les amines aliphatiques étant des bases plus fortes que l'ammoniac et les aromatiques étant plus faibles. Ceci est dû au fait que les radicaux CH 3 -, C 2 H 5 — et d'autres montrent positif inductif (+I) effet et augmenter la densité électronique sur l'atome d'azote:

ce qui conduit à l'amélioration des propriétés de base. Au contraire, le radical phényle C 6 H 5 - présente mésomère négatif (-M) effet et réduit la densité électronique sur l'atome d'azote:

La réaction alcaline des solutions d'amines s'explique par la formation d'ions hydroxyles lors de l'interaction des amines avec l'eau :

Les amines sous forme pure ou en solution interagissent avec les acides, formant des sels :

Les sels d'amine sont généralement des solides inodores, facilement solubles dans l'eau. Alors que les amines sont très solubles dans les solvants organiques, les sels d'amines y sont insolubles. Sous l'action des alcalis sur les sels d'amines, des amines libres sont libérées :

2. La combustion. Les amines brûlent dans l'oxygène pour former de l'azote, du dioxyde de carbone et de l'eau :

3. Réactions avec l'acide nitreux. a) Amines aliphatiques primaires sous l'action de l'acide nitreux transformé en alcools

b) Amines aromatiques primaires sous l'action de HNO 2 convertis en sels de diazonium :

c) Les amines secondaires (aliphatiques et aromatiques) donnent des composés nitroso - substances à odeur caractéristique :

Les représentants les plus importants des amines. Les amines aliphatiques les plus simples sont méthylamine, diméthylamine, diéthylamine — sont utilisés dans la synthèse de substances médicinales et d'autres produits de synthèse organique. Hexaméthylènediamine NH 2 -(CH 2) 2 -NH 6 est l'un des matériaux de départ pour l'obtention de l'important matériau polymère qu'est le nylon.

Aniline C 6 H 5 NH 2 est la plus importante des amines aromatiques. C'est un liquide huileux incolore, légèrement soluble dans l'eau. Pour la détection qualitative de l'aniline utiliser sa réaction avec l'eau de brome, à la suite de quoi un précipité blanc de 2,4,6-tribromoaniline précipite :

L'aniline est utilisée pour fabriquer des colorants, médicaments, plastiques, etc...

Acides aminés. Les acides aminés sont des composés bifonctionnels organiques, qui comprennent un groupe carboxyle -COOH et un groupe amino -NH 2 . En fonction de la position relative des deux groupes fonctionnels, on distingue les acides aminés a -, b -, g -, etc.:

La lettre grecque à l'atome de carbone indique sa distance par rapport au groupe carboxyle. Habituellement seulement un -acides aminés, puisque d'autres acides aminés ne se produisent pas dans la nature.

La composition des protéines comprend 20 acides aminés basiques (voir tableau).

Les acides a-aminés les plus importants de la formule générale

Nom	-R
Glycine	—N
Alanine	—CH3
Cystéine	-CH 2 -SH
Serein	-CH2-OH
Phénylalanine	-CH 2 -C 6 H 5
Tyrosine
Acide glutamique	-CH 2 -CH 2 -COOH
Lysine	-(CH2)4-NH2

Tous les acides aminés naturels peuvent être divisés en groupes principaux suivants :

1) acides aminés aliphatiques limitants(glycine, alanine);

2) acides aminés soufrés(cystéine);

3) acides aminés avec un groupe hydroxyle aliphatique(sérine);

4) acides aminés aromatiques(phénylalanine, tyrosine);

5) acides aminés avec un radical acide(acide glutamique);

6) acides aminés avec un radical basique(lysine).

Isomérie. Dans tous les acides aminés a, à l'exception de la glycine, l'atome de carbone a est lié à quatre substituants différents, de sorte que tous ces acides aminés peuvent exister sous la forme de deux isomères qui sont des images miroir l'un de l'autre.

Reçu. une. Hydrolyse des protéines produit généralement des mélanges complexes d'acides aminés. Cependant, un certain nombre de méthodes ont été développées qui permettent d'obtenir des acides aminés purs individuels à partir de mélanges complexes.

2. Substitution d'un halogène par un groupe amino dans les haloacides correspondants. Cette méthode d'obtention d'acides aminés est tout à fait analogue à la production d'amines à partir de dérivés halogénés d'alcanes et d'ammoniac :

propriétés physiques. Les acides aminés sont des substances cristallines solides, très solubles dans l'eau et légèrement solubles dans les solvants organiques. De nombreux acides aminés ont un goût sucré. Ils fondent à des températures élevées et se décomposent généralement en le faisant. Ils ne peuvent pas passer à l'état de vapeur.

Propriétés chimiques. Les acides aminés sont des composés amphotères organiques. Ils contiennent deux groupes fonctionnels dans la molécule caractère opposé: un groupe amino aux propriétés basiques et un groupe carboxyle aux propriétés acides. Les acides aminés réagissent avec les acides et les bases :

Lorsque les acides aminés sont dissous dans l'eau, le groupe carboxyle se sépare d'un ion hydrogène, qui peut rejoindre le groupe amino. Cela crée sel interne, dont la molécule est un ion bipolaire :

Les transformations acide-base des acides aminés dans divers environnements peuvent être représentées par le schéma suivant :

Les solutions aqueuses d'acides aminés ont un environnement neutre, alcalin ou acide, selon le nombre de groupes fonctionnels. Ainsi, l'acide glutamique forme une solution acide (deux groupes -COOH, un -NH 2), lysine - alcaline (un groupe -COOH, deux -NH 2).

Les acides aminés peuvent réagir avec les alcools en présence de gaz chlorhydrique pour former un ester :

La propriété la plus importante des acides aminés est leur capacité à se condenser pour former des peptides.

Peptides. Peptides. sont les produits de condensation de deux ou plusieurs molécules d'acides aminés. Deux molécules d'acides aminés peuvent réagir entre elles avec l'élimination d'une molécule d'eau et la formation d'un produit dans lequel les fragments sont liés liaison peptidique—CO—NH—.

Le composé résultant est appelé un dipeptide. Une molécule de dipeptide, comme les acides aminés, contient un groupe amino et un groupe carboxyle et peut réagir avec une autre molécule d'acide aminé :

Le produit de la réaction est appelé un tripeptide. Le processus de constitution de la chaîne peptidique peut, en principe, se poursuivre indéfiniment (polycondensation) et conduire à des substances de très haut poids moléculaire (protéines).

La principale propriété des peptides est leur capacité à s'hydrolyser. Au cours de l'hydrolyse, un clivage complet ou partiel de la chaîne peptidique se produit et des peptides plus courts avec un poids moléculaire inférieur ou des acides a-aminés qui composent la chaîne sont formés. L'analyse des produits d'hydrolyse complète permet de déterminer la composition en acides aminés du peptide. L'hydrolyse complète se produit avec un chauffage prolongé du peptide avec de l'acide chlorhydrique concentré.

L'hydrolyse des peptides peut se produire dans un environnement acide ou alcalin, ainsi que sous l'action d'enzymes. Dans les milieux acides et alcalins, des sels d'acides aminés se forment :

L'hydrolyse enzymatique est importante car elle se déroule sélectivement, t . e. vous permet de cliver des sections strictement définies de la chaîne peptidique.

Réactions qualitatives aux acides aminés. une) Tous les acides aminés sont oxydés ninhydrine avec la formation de produits colorés en bleu-violet. Cette réaction peut être utilisée pour la détermination quantitative des acides aminés par la méthode spectrophotométrique. 2) Lorsque des acides aminés aromatiques sont chauffés avec de l'acide nitrique concentré, le cycle benzénique est nitré et des composés de couleur jaune se forment. Cette réaction est appelée xantoprotéine(du grec. xanthos - jaune).

Écureuils. Les protéines sont des polypeptides naturels avec des poids moléculaires élevés. (de 10 000 à des dizaines de millions). Ils font partie de tous les organismes vivants et remplissent diverses fonctions biologiques.

Structure. Il existe quatre niveaux dans la structure de la chaîne polypeptidique. La structure primaire d'une protéine est la séquence spécifique d'acides aminés dans la chaîne polypeptidique. La chaîne peptidique n'a une structure linéaire que dans un petit nombre de protéines. Dans la plupart des protéines, la chaîne peptidique est repliée dans l'espace d'une certaine manière.

La structure secondaire est la conformation de la chaîne polypeptidique, c'est-à-dire la façon dont la chaîne est tordue dans l'espace en raison des liaisons hydrogène entre les groupes NH et CO. Le principal moyen de poser la chaîne est une spirale.

La structure tertiaire d'une protéine est une configuration tridimensionnelle d'une hélice torsadée dans l'espace. La structure tertiaire est formée de ponts disulfure -S-S- entre les résidus de cystéine situés à différents endroits de la chaîne polypeptidique. Sont également impliqués dans la formation de la structure tertiaire interactions ioniques des groupes de charges opposées NH 3 + et COO- et interactions hydrophobes, c'est-à-dire le désir d'une molécule de protéine de se recroqueviller de sorte que les résidus d'hydrocarbures hydrophobes soient à l'intérieur de la structure.

La structure tertiaire est la forme la plus élevée d'organisation spatiale des protéines. Cependant, certaines protéines (comme l'hémoglobine) ont Structure quaternaire, qui se forme en raison de l'interaction entre différentes chaînes polypeptidiques.

Propriétés physiques les protéines sont très diverses et déterminées par leur structure. Par propriétés physiques les protéines sont divisées en deux classes : protéines globulaires dissoudre dans l'eau ou former des solutions colloïdales, protéines fibrillaires insoluble dans l'eau.

Propriétés chimiques. une . La destruction de la structure secondaire et tertiaire d'une protéine tout en conservant la structure primaire est appelée dénaturation. . Il se produit lorsqu'il est chauffé, modifiant l'acidité du milieu, l'action du rayonnement. Un exemple de dénaturation est le caillage des blancs d'œufs lorsque les œufs sont bouillis. La dénaturation est réversible ou irréversible. La dénaturation irréversible peut être causée par la formation de substances insolubles lorsque les sels agissent sur les protéines. métaux lourds- plomb ou mercure.

2. L'hydrolyse des protéines est la destruction irréversible de la structure primaire dans une solution acide ou alcaline avec formation d'acides aminés. En analysant les produits d'hydrolyse, il est possible d'établir la composition quantitative des protéines.

3. Pour les protéines, il existe plusieurs réponses de qualité. Tous les composés contenant une liaison peptidique donnent une couleur violette lorsqu'ils sont exposés à des sels de cuivre (II) dans une solution alcaline. Cette réaction est appelée biuret. Les protéines contenant des résidus d'acides aminés aromatiques (phénylalanine, tyrosine) donnent une couleur jaune lorsqu'elles sont exposées à de l'acide nitrique concentré. (xantoprotéine réaction).

L'importance biologique des protéines:

1. Absolument toutes les réactions chimiques dans le corps se déroulent en présence de catalyseurs - enzymes. Toutes les enzymes connues sont des molécules de protéines. Les protéines sont des catalyseurs très puissants et sélectifs. Ils accélèrent les réactions des millions de fois, et chaque réaction a sa propre enzyme unique.

2. Certaines protéines remplissent des fonctions de transport et transportent des molécules ou des ions vers des sites de synthèse ou d'accumulation. Par exemple, les protéines dans le sang hémoglobine transporte l'oxygène vers les tissus et les protéines myoglobine stocke l'oxygène dans les muscles.

3. Les protéines sont les éléments constitutifs des cellules. Parmi ceux-ci, des tissus de soutien, musculaires et tégumentaires sont construits.

4. Les protéines jouent un rôle important dans le système immunitaire de l'organisme. Il existe des protéines spécifiques (anticorps), capables de reconnaître et de lier des corps étrangers - virus, bactéries, cellules étrangères.

5. Les protéines réceptrices reçoivent et transmettent des signaux provenant de cellules voisines ou de environnement. Par exemple, l'action de la lumière sur la rétine est perçue par le photorécepteur rhodopsine. Les récepteurs activés par des substances de faible poids moléculaire telles que l'acétylcholine transmettent l'influx nerveux aux jonctions des cellules nerveuses.

D'après la liste ci-dessus des fonctions des protéines, il est clair que les protéines sont vitales pour tout organisme et, par conséquent, constituent le composant le plus important de l'alimentation. Au cours du processus de digestion, les protéines sont hydrolysées en acides aminés, qui servent de matières premières à la synthèse des protéines nécessaires à cet organisme. Il y a des acides aminés que le corps n'est pas capable de synthétiser lui-même et ne les acquiert qu'avec de la nourriture. Ces acides aminés sont appelés irremplaçable.

Composés nitrés.Les composés nitrés sont appelés substances organiques dont les molécules contiennent un groupe nitro - NO 2 à l'atome de carbone.

Noms des composés nitrés produit à partir des noms des hydrocarbures d'origine avec l'ajout du préfixe nitro- :

La formule générale de ces composés est R-NO 2 .

L'introduction d'un groupe nitro dans la matière organique est appelée nitration. Elle peut être réalisée de différentes manières. La nitration des composés aromatiques s'effectue facilement sous l'action d'un mélange d'acides nitrique et sulfurique concentrés (le premier est un agent nitrant, le second est un agent déshydratant) :

Le trinitrotoluène est bien connu comme explosif. Explose uniquement lors de la détonation. Brûle avec une flamme fumeuse sans explosion.

La nitration des hydrocarbures saturés est réalisée par action de l'acide nitrique dilué sur les hydrocarbures sous chauffage et pression élevée (réaction de M.I. Konovalov):

Les composés nitrés sont souvent également préparés en faisant réagir des halogénures d'alkyle avec du nitrite d'argent :

Lors de la réduction de composés nitrés, des amines se forment.

Les atomes des autres éléments qui composent l'hétérocycle sont appelés hétéroatomes. Les hétérocycles les plus courants sont les hétéroatomes d'azote, d'oxygène et de soufre, bien que il peut y avoir des composés hétérocycliques avec une grande variété d'éléments ayant une valence d'au moins deux.

Les composés hétérocycliques peuvent avoir 3, 4, 5, 6 atomes ou plus dans le cycle. Cependant, le plus important hétérocycles à cinq et six chaînons. Ces cycles, comme dans la série des composés carbocycliques, se forment le plus facilement et se distinguent par la plus grande force. Un hétérocycle peut contenir un, deux ou plusieurs hétéroatomes.

Pour les hétérocycles, des noms empiriques sont généralement utilisés.

Hétérocycles à cinq chaînons

Hétérocycles à six chaînons

Les hétérocycles fusionnés avec un cycle benzénique ou avec un autre hétérocycle, comme la purine, sont d'une grande importance :

Hétérocycles à six chaînons.Pyridine C 5 H 5 N - l'hétérocycle aromatique à six chaînons le plus simple avec un atome d'azote. Il peut être considéré comme un analogue du benzène, dans lequel un groupe CH est remplacé par un atome d'azote :

Propriétés chimiques pyridine sont déterminés par la présence d'un système aromatique contenant six électrons p et un atome d'azote avec une paire d'électrons non partagée.

1. Propriétés de base. La pyridine est une base plus faible que les amines aliphatiques. Sa solution aqueuse vire au bleu tournesol :

Lorsque la pyridine réagit avec des acides forts, des sels de pyridinium se forment :

L'atome d'azote dans les réactions de substitution électrophile se comporte comme un substituant de 2ème espèce, donc la substitution électrophile se produit dans méta- position.

Lorsque la pyridine est hydrogénée, le système aromatique est détruit et la pipéridine se forme, qui est une amine secondaire cyclique et est une base beaucoup plus forte que la pyridine :

Pyrimidine C 4 H 4 N 2 - hétérocycle à six chaînons avec deux atomes d'azote. Il peut être considéré comme un analogue du benzène, dans lequel deux groupes CH sont remplacés par des atomes d'azote :

La signification principale de la pyrimidine est qu'il est l'ancêtre de la classe des bases pyrimidiques.

Les bases pyrimidiques sont des dérivés de la pyrimidine dont les résidus font partie des acides nucléiques : uracile, thymine, cytosine.

Chacune de ces bases peut exister sous deux formes. A l'état libre, les bases existent sous forme aromatique, et elles entrent dans la composition des acides nucléiques sous forme NH.

Composés avec un cycle à cinq chaînons.Pyrrole C 4 H 4 NH - hétérocycle à cinq chaînons avec un atome d'azote.

Le pyrrole est un liquide incolore dont l'odeur rappelle celle du chloroforme. Le pyrrole est légèrement soluble dans l'eau (< 6%), но растворим в органических растворителях. На воздухе быстро окисляется и темнеет.

Pyrrole recevoir condensation de l'acétylène avec l'ammoniac :

ou ammonolyse de cycles à cinq chaînons avec d'autres hétéroatomes (Réaction de Yuriev):

Le pyrrole présente les propriétés d'un acide très faible. Il réagit avec le potassium pour former du pyrrole-potassium :

Lorsque le pyrrole est hydrogéné, il se forme de la pyrrolidine - une amine secondaire cyclique, qui présente les propriétés principales :

Purine - un hétérocycle contenant deux cycles articulés : pyridine et imidazole :

Le système aromatique de la purine comprend dix électrons p (huit électrons de doubles liaisons et deux électrons de l'atome d'azote du pyrrole). La purine est un composé amphotère. Les propriétés basiques faibles de la purine sont associées aux atomes d'azote du cycle à six chaînons, et les propriétés acides faibles sont associées au groupe NH du cycle à cinq chaînons.

La signification principale de la purine est qu'elle est l'ancêtre de la classe des bases puriques.

Les bases puriques sont des dérivés de la purine dont les restes font partie des acides nucléiques : adénine, guanine.

Acides nucléiques.Les acides nucléiques sont des composés macromoléculaires naturels (polynucléotides) qui jouent un rôle énorme dans le stockage et la transmission des informations héréditaires dans les organismes vivants. Le poids moléculaire des acides nucléiques peut varier de centaines de milliers à des dizaines de milliards. Ils ont été découverts et isolés des noyaux cellulaires dès le XIXe siècle, mais leur rôle biologique n'a été élucidé que dans la seconde moitié du XXe siècle.

Nucléosides puriques :

Nucléosides pyrimidiques :

Structure spatiale chaînes polynucléotidiques d'ADN et d'ARN a été déterminée par analyse de diffraction des rayons X. L'une des plus grandes découvertes en biochimie du XXe siècle. s'est avéré être un modèle de la structure double brin de l'ADN, qui a été proposé en 1953 par J. Watson et F. Crick. Selon ce modèle, la molécule d'ADN est une double hélice et se compose de deux chaînes polynucléotidiques torsadées dans des directions opposées autour d'un axe commun. Les bases puriques et pyrimidiques sont situées à l'intérieur de l'hélice, tandis que les résidus phosphate et désoxyribose sont à l'extérieur. Les deux hélices sont maintenues ensemble par des liaisons hydrogène entre les paires de bases. La propriété la plus importante de l'ADN est la sélectivité dans la formation de liaisons (complémentarité). Les tailles des bases et de la double hélice sont choisies dans la nature de manière à ce que la thymine (T) forme des liaisons hydrogène uniquement avec l'adénine (A), et la cytosine (C) uniquement avec la guanine (G).

2. ARN de transfert(ARNt) transporte les acides aminés vers les ribosomes, où ils sont reliés par une liaison peptidique dans une séquence spécifique que l'ARNm définit.

Tous les types d'ARN sont synthétisés sur la double hélice d'ADN.

La séquence de bases dans l'ARNm est le code génétique qui contrôle la séquence d'acides aminés dans les protéines. Il a été déchiffré en 1961-1966. Une caractéristique remarquable du code génétique est que il est universel pour tous les organismes vivants. Les mêmes bases dans différents ARN (qu'il s'agisse d'ARN humain ou viral) correspondent aux mêmes acides aminés. Chaque acide aminé a sa propre séquence de trois bases appelées codon. Certains acides aminés sont codés par plus d'un codon. Ainsi, la leucine, la sérine et l'arginine correspondent à six codons, cinq acides aminés - quatre codons chacun, l'isoleucine - trois codons, neuf acides aminés - deux codons chacun, et la méthionine et le tryptophane - un chacun. Trois codons sont des signaux pour arrêter la synthèse de la chaîne polypeptidique et sont appelés codons terminateurs.

Amines.Amines - composés organiques pouvant être considérés comme des dérivés de l'ammoniac, dans lesquels les atomes d'hydrogène (un ou plusieurs) sont remplacés par des radicaux hydrocarbonés.

Les sels d'ammonium quaternaire du type +Cl- sont des analogues organiques des sels d'ammonium inorganiques.

Noms des amines primaires généralement produits à partir des noms des hydrocarbures correspondants, en leur ajoutant le préfixe aminé ou se terminant -amine . Noms des amines secondaires et tertiaires le plus souvent ils se forment selon les principes de la nomenclature rationnelle, listant les radicaux présents dans le composé :

primaire R-NH 2 : CH 3 -NH 2 - méthylamine; C 6 H 5 -NH 2 - phénylamine;

secondaire R-NH-R": (CH 2)NH - diméthylamine; C 6 H 5 -NH-CH 3 -méthylphénylamine;

tertiaire R-N(R")-R": (CH 3) 3 H - triméthylamine; (C 6 H 5 ) 3 N - triphénylamine.

2. Amines aromatiques obtenu par réduction de composés nitrés :

Le zinc ou le fer dans un environnement acide ou l'aluminium dans un environnement alcalin peuvent être utilisés pour la réduction.

3. Amines inférieures obtenu en faisant passer un mélange d'alcool et d'ammoniaque sur la surface du catalyseur :

Propriétés chimiques. 1. Propriétés de base.Étant des dérivés de l'ammoniac, toutes les amines ont des propriétés basiques, les amines aliphatiques étant des bases plus fortes que l'ammoniac et les aromatiques étant plus faibles. Ceci est dû au fait que les radicaux CH 3 -, C 2 H 5 - et d'autres montrent positif inductif (+I) effet et augmenter la densité électronique sur l'atome d'azote:

La réaction alcaline des solutions d'amines s'explique par la formation d'ions hydroxyles lors de l'interaction des amines avec l'eau :

Les amines sous forme pure ou en solution interagissent avec les acides, formant des sels :

Habituellement, les sels d'amine sont des solides inodores, très solubles dans l'eau. Alors que les amines sont très solubles dans les solvants organiques, les sels d'amines y sont insolubles. Sous l'action des alcalis sur les sels d'amines, des amines libres sont libérées :

2. La combustion. Les amines brûlent dans l'oxygène pour former de l'azote, du dioxyde de carbone et de l'eau :

3. Réactions avec l'acide nitreux. a) Amines aliphatiques primaires sous l'action de l'acide nitreux transformé en alcools

b) Amines aromatiques primaires sous l'action de HNO 2 convertis en sels de diazonium :

c) Les amines secondaires (aliphatiques et aromatiques) donnent des composés nitroso - substances à odeur caractéristique :

Les représentants les plus importants des amines. Les amines aliphatiques les plus simples - méthylamine, diméthylamine, diéthylamine - sont utilisés dans la synthèse de substances médicinales et d'autres produits de synthèse organique. Hexaméthylènediamine NH 2 -(CH 2) 2 -NH 6 est l'un des matériaux de départ pour l'obtention de l'important matériau polymère qu'est le nylon.

Aniline C 6 H 5 NH 2 est la plus importante des amines aromatiques. C'est un liquide huileux incolore, légèrement soluble dans l'eau. Pour la détection qualitative de l'aniline utiliser sa réaction avec l'eau de brome, à la suite de quoi un précipité blanc de 2,4,6-tribromoaniline précipite :

L'aniline est utilisée pour produire des colorants, des médicaments, des plastiques, etc.

Acides aminés.Les acides aminés sont des composés bifonctionnels organiques, qui comprennent un groupe carboxyle -COOH et un groupe amino -NH 2 . En fonction de la position relative des deux groupes fonctionnels, on distingue les acides aminés a -, b -, g -, etc.:

La composition des protéines comprend 20 acides aminés basiques (voir tableau).

Les acides a-aminés les plus importants de la formule générale

Nom




Phénylalanine

Acide glutamique	CH 2 -CH 2 -COOH

Tous les acides aminés naturels peuvent être divisés en groupes principaux suivants :

1 ) acides aminés aliphatiques limitants(glycine, alanine);

2) acides aminés soufrés(cystéine);

3) acides aminés avec un groupe hydroxyle aliphatique(sérine);

4) acides aminés aromatiques(phénylalanine, tyrosine);

5 ) acides aminés avec un radical acide(acide glutamique);

6) acides aminés avec un radical basique(lysine).

Propriétés chimiques. Les acides aminés sont des composés amphotères organiques. Ils contiennent deux groupes fonctionnels de nature opposée dans la molécule : un groupe amino aux propriétés basiques et un groupe carboxyle aux propriétés acides. Les acides aminés réagissent avec les acides et les bases :

Les transformations acide-base des acides aminés dans divers environnements peuvent être représentées par le schéma suivant :

Les acides aminés peuvent réagir avec les alcools en présence de gaz chlorhydrique pour former un ester :

La propriété la plus importante des acides aminés est leur capacité à se condenser pour former des peptides.

Peptides.Peptides. sont les produits de condensation de deux ou plusieurs molécules d'acides aminés. Deux molécules d'acides aminés peuvent réagir entre elles avec l'élimination d'une molécule d'eau et la formation d'un produit dans lequel les fragments sont liés liaison peptidique-CO-NH-.

L'hydrolyse des peptides peut se produire dans un environnement acide ou alcalin, ainsi que sous l'action d'enzymes. Dans les milieux acides et alcalins, des sels d'acides aminés se forment :

L'hydrolyse enzymatique est importante car elle se déroule sélectivement, t . e. vous permet de cliver des sections strictement définies de la chaîne peptidique.

Écureuils.Les protéines sont des polypeptides naturels avec des poids moléculaires élevés. (de 10 000 à des dizaines de millions). Ils font partie de tous les organismes vivants et remplissent diverses fonctions biologiques.

Structure. Il existe quatre niveaux dans la structure de la chaîne polypeptidique. La structure primaire d'une protéine est la séquence spécifique d'acides aminés dans la chaîne polypeptidique. La chaîne peptidique n'a une structure linéaire que dans un petit nombre de protéines. Dans la plupart des protéines, la chaîne peptidique est repliée dans l'espace d'une certaine manière.

La structure tertiaire est la forme la plus élevée d'organisation spatiale des protéines. Cependant, certaines protéines (comme l'hémoglobine) ont Structure quaternaire, qui se forme en raison de l'interaction entre différentes chaînes polypeptidiques.

Propriétés physiques les protéines sont très diverses et déterminées par leur structure. Selon leurs propriétés physiques, les protéines sont divisées en deux classes : protéines globulaires dissoudre dans l'eau ou former des solutions colloïdales, protéines fibrillaires insoluble dans l'eau.

Propriétés chimiques. une. La destruction de la structure secondaire et tertiaire d'une protéine tout en conservant la structure primaire est appelée dénaturation.. Il se produit lorsqu'il est chauffé, modifiant l'acidité du milieu, l'action du rayonnement. Un exemple de dénaturation est le caillage des blancs d'œufs lorsque les œufs sont bouillis. La dénaturation est réversible ou irréversible. Une dénaturation irréversible peut être causée par la formation de substances insolubles lorsque des sels de métaux lourds - plomb ou mercure - agissent sur les protéines.

2. L'hydrolyse des protéines est la destruction irréversible de la structure primaire dans une solution acide ou alcaline avec formation d'acides aminés. En analysant les produits d'hydrolyse, il est possible d'établir la composition quantitative des protéines.

3. Pour les protéines, il existe plusieurs réponses de qualité. Tous les composés contenant une liaison peptidique donnent une couleur violette lorsqu'ils sont exposés à des sels de cuivre (II) dans une solution alcaline. Cette réaction est appelée biuret. Les protéines contenant des résidus d'acides aminés aromatiques (phénylalanine, tyrosine) donnent une couleur jaune lorsqu'elles sont exposées à de l'acide nitrique concentré. (xantoprotéine réaction).

L'importance biologique des protéines:

3. Les protéines sont les éléments constitutifs des cellules. Parmi ceux-ci, des tissus de soutien, musculaires et tégumentaires sont construits.

5. Les protéines réceptrices perçoivent et transmettent les signaux des cellules voisines ou de l'environnement. Par exemple, l'action de la lumière sur la rétine est perçue par le photorécepteur rhodopsine. Les récepteurs activés par des substances de faible poids moléculaire telles que l'acétylcholine transmettent l'influx nerveux aux jonctions des cellules nerveuses.

Les acides aminés, combinés les uns aux autres, forment des protéines - les substances organiques contenant de l'azote les plus importantes, sans lesquelles la vie est impensable. Ils font partie des cellules des organismes vivants. Les protéines ne sont pas seulement le matériau de construction des organismes, elles régulent également tous les processus biochimiques. Nous savons rôle énorme biocatalyseurs - enzymes. Ils sont à base de protéines.

Caractérisation des protéines

Sans enzymes, les réactions cessent, et donc la vie elle-même cesse. Les protéines sont les principaux participants aux processus de croissance, de développement, de reproduction des organismes, d'héritage des traits. Le métabolisme, les processus respiratoires, le travail des glandes, les muscles se produisent avec la participation de protéines.

Les groupes amino et les groupes carboxyle qui composent les acides aminés ont des propriétés opposées. Par conséquent, les molécules d'acides aminés interagissent les unes avec les autres. Dans ce cas, le groupe amino d'une molécule réagit avec le groupe carboxyle d'une autre :

NH2-CH2-CO-OH + H-NH-CH2-COOH => NH2-CH2-CO-NH-CH2-COOH + H2O

Les molécules de protéines ont un poids moléculaire élevé supérieur à 5 000. Certaines protéines ont un poids moléculaire supérieur à 1 000 000 et sont composées de plusieurs milliers de résidus d'acides aminés. Ainsi, l'hormone insuline se compose de 51 résidus de divers acides aminés, et la protéine de pigment respiratoire bleu de l'escargot contient environ 100 000 résidus d'acides aminés.

Les organismes végétaux synthétisent tous les acides aminés nécessaires. Dans les organismes des animaux et des humains, seuls certains d'entre eux peuvent être synthétisés. Ils sont dits remplaçables. Neuf acides aminés pénètrent dans le corps uniquement avec de la nourriture. Ils sont dits indispensables. Le manque d'au moins un des acides aminés conduit à maladies graves. Par exemple, un manque de lysine dans les aliments provoque des troubles circulatoires, entraîne une diminution de l'hémoglobine, une fonte musculaire et une diminution de la solidité des os.

Composition protéique

La séquence de liaison des résidus d'acides aminés dans les molécules de protéines est appelée la structure primaire des protéines. C'est la base de la structure des protéines.

Les molécules contiennent des atomes d'oxygène qui ont des paires d'électrons non partagés et des atomes d'hydrogène associés à des atomes d'azote électronégatifs.

Des liaisons hydrogène se forment entre des sections distinctes de la molécule de protéine. À la suite de toutes les interactions, la molécule se tord en spirale. La disposition spatiale de la chaîne peptidique est appelée la structure secondaire de la protéine.

Les liaisons hydrogène et covalentes dans les protéines peuvent être rompues. Ensuite, la dénaturation des protéines se produit - la destruction de la structure secondaire. Cela se produit lors du chauffage, de l'action mécanique, des modifications de l'acidité du sang et d'autres facteurs.

Les molécules protéiques hélicoïdales ont une forme spécifique. Si ces hélices sont allongées, des protéines fibrillaires se forment. Les muscles, le cartilage, les ligaments, les poils d'animaux, les cheveux humains sont construits à partir de telles protéines. Mais la plupart des protéines ont une forme sphérique de molécules - ce sont des protéines globulaires. Les protéines qui forment la base des enzymes, des hormones, des protéines sanguines, du lait et de bien d'autres ont cette forme. Les particules de protéines individuelles (fibres ou globules) sont combinées dans des structures plus complexes.

La connaissance de la composition et de la structure des protéines aide à déchiffrer l'essence d'un certain nombre de maladies génétiques humaines et, par conséquent, à rechercher moyens efficaces leur traitement. Les connaissances chimiques sont utilisées en médecine pour combattre les maladies, ainsi que pour les prévenir, et faciliter l'existence de l'homme sur Terre.

COMPOSÉS NITRO

COMPOSÉS NITRO- dérivés d'hydrocarbures, dans les molécules desquels un ou plusieurs atomes d'hydrogène sont remplacés par un groupe nitro (NO2).

Structure

Selon les atomes de carbone auxquels le groupe nitro est lié, on distingue les composés nitro primaires (I), secondaires (II) et tertiaires (III).

Nomenclature

Selon la nomenclature systématique, les composés nitrés sont appelés en ajoutant le préfixe nitro - au nom de l'hydrocarbure correspondant.

Reçu

1. Sous l'action du nitrite d'argent sur les haloalcanes

2. Nitration des alcanes avec de l'acide nitrique dilué lorsqu'il est chauffé à 250–500 ° C et sous pression (nitration en phase vapeur) - La réaction de Konovalov. La substitution d'hydrogène se produit au niveau de l'atome de carbone le moins hydrogéné

Le mécanisme d'interaction est radical. Agent nitrant NON 2 ×– oxyde nitrique de type radicalaire

L'interaction de deux radicaux conduit à la formation de composés nitrés :

Propriétés chimiques

1. Réduction des composés nitrés avec formation d'amines primaires

2. Action des alcalis sur les composés nitrés

3. Interaction avec l'acide nitreux (est une réaction qualitative aux composés nitrés):

a) les sels d'acides nitroliques sont colorés en rouge vif (avec des composés nitrés secondaires) :

b) le pseudonitrol a une couleur turquoise (avec des composés nitrés tertiaires) :

AMINES

AMINES- les composés organiques pouvant être considérés comme des dérivés de l'ammoniac, dans lesquels les atomes d'hydrogène (un, deux ou trois) sont remplacés par des radicaux hydrocarbonés.

Les amines peuvent être primaires, secondaires et tertiaires (selon le nombre d'atomes d'hydrogène sur un atome de carbone qui sont remplacés par un radical)

isomérie

L'isomérie des amines est liée :

1. Avec la structure du squelette carboné et la position du groupe amino

2. Les amines primaires, secondaires et tertiaires contenant le même nombre d'atomes de carbone sont des isomères les unes des autres

Nomenclature

Selon la nomenclature rationnelle, le nom est construit comme suit : les noms des radicaux hydrocarbonés sont classés par ordre alphabétique et la terminaison est ajoutée - amine.

Selon la nomenclature systématique

Reçu

1. Alkylation de l'ammoniac (lorsqu'il est chauffé et à pression élevée)

Avec un excès d'halogénure d'alkyle, vous pouvez obtenir :

2. Les amines primaires reçoivent :

a) réduction des composés nitrés

b) lors de la réduction d'amides avec des agents réducteurs puissants

c) réduction des nitriles

3. Interaction des amides acides avec des solutions alcalines de sels hypobromeux ou hypochloreux (réaction de Hoffmann)

4. La décarboxylation enzymatique des acides aminés peut se produire dans les systèmes biologiques

Propriétés chimiques

1. En raison de la présence d'une paire d'électrons sur l'atome d'azote, toutes les amines ont des propriétés basiques. De plus, les amines aliphatiques sont des bases plus fortes que l'ammoniac.

Les solutions aqueuses d'amines ont une réaction alcaline (couleur rouge bleu tournesol)

2. Les amines interagissent avec les acides, formant des sels, qui sont des analogues des sels d'ammonium

3. Les alcalis convertissent les sels d'amine en amines libres

4. Les amines sont des analogues organiques de l'ammoniac, elles peuvent donc former des composés complexes avec des métaux de transition

5. Interaction avec l'acide nitreux :

a) amines primaires

b) les amines secondaires forment des nitrosamines

c) les amines tertiaires sont résistantes aux acides.

6. Les amines entrent dans une réaction d'alkylation

7. Les amines entrent dans une réaction d'acylation

CLASSIFICATION Ce groupe de composés comprend plusieurs classes : Amines Amides Imides Composés azoïques Composés diazoïques. Acides aminés Composés nitrés Composés nitrés

AMINES Les amines peuvent être considérées comme des dérivés de l'ammoniac. Les amines sont des composés organiques obtenus en remplaçant les atomes d'hydrogène de l'ammoniac par des radicaux hydrocarbonés.

o CLASSIFICATIONS En fonction du nombre d'atomes d'hydrogène dans la molécule d'ammoniac substitués par des radicaux hydrocarbonés, les amines sont divisées en : Primaire Secondaire Tertiaire

Selon le type de radicaux, les amines sont divisées en : § Limite ; § Illimité ; § Aromatique. Selon le nombre de groupes amino, les amines sont divisées en : § Monoamines ; § Diamines ; § Polyamines.

o NOMENCLATURE Universelle. Le nom de l'amine est construit à partir de deux mots : les noms des radicaux hydrocarbonés selon la nomenclature des radicaux et le mot « amine ». Rationnel. Il est utilisé pour construire les noms des amines primaires uniquement. Il est basé sur le nom de l'hydrocarbure et le préfixe « amino- » devant lequel le chiffre indique la position du groupe amino. Parfois, le suffixe "amine" est utilisé à la place du préfixe.

Amines primaires Méthylamine Aminométhane Métalamine Ethylamine Aminoéthane Propylamine 1-aminopropane Isopropylamine 2-aminopropane Propylamine-2 sec. propylamine Butylamine 1-aminobutane

Deut. butylamine 2-aminobutane Isobutylamine 2-méthyl-1-aminopropane aminoisobutane Tret. butylamine 2 -méthyl-2 -aminopropane 2 -méthylpropylamine-2 Amines secondaires Diméthylamine Méthyléthylamine

o PROPRIÉTÉS PHYSIQUES La méthylamine, la diméthylamine, la triméthylamine sont des gaz. Les amines inférieures restantes sont des liquides. Les amines supérieures sont des solides. Les amines ont une odeur désagréable de "cornichon de hareng", plus prononcée dans les inférieures et plus faible (ou absente) dans les supérieures. Les amines inférieures (les premiers représentants) sont assez solubles dans l'eau (comme l'ammoniac), leurs solutions ont la réaction principale du milieu.

o MÉTHODES D'OBTENTION En 1850, le scientifique allemand Hoffmann a obtenu pour la première fois une amine à la suite d'une réaction chimique de l'interaction d'un hydrocarbure halogéné avec un excès d'ammoniac.Un excès d'ammoniac est nécessaire pour obtenir une amine pure. Avec un manque d'ammoniac, un mélange se forme toujours.

Les amines primaires sont les plus actives biologiquement. Ils ont été obtenus par décomposition d'amides d'acides (réarrangement d'Hoffmann). Amide d'acide propionique Cette méthode est largement utilisée dans la pratique de laboratoire.

Dans l'industrie, les amines primaires sont obtenues par réduction de composés nitrés et de nitriles acides. nitroéthane acide propionique nitrile éthylamine propylamine

Interaction avec l'acide nitreux Lorsque les amines primaires réagissent avec l'acide nitreux, des alcools primaires se forment.

Les amines secondaires réagissent avec l'acide nitreux pour former des nitrosamines (composés de couleur jaune-orange).

Oxydation. est difficile, et le résultat dépend de la structure. L'oxydation des amines primaires conduit à la formation de composés nitrés.

Ce sont des composés dans les molécules dont le groupe amino est lié au cycle benzénique. Le représentant le plus simple et l'ancêtre des colorants d'aniline est

o. PROPRIÉTÉS PHYSIQUES L'aniline est un liquide incolore qui brunit rapidement à l'air. Peu soluble dans l'eau.

o. Les PROPRIÉTÉS CHIMIQUES sont dues à la fois au groupe amino et au noyau benzénique. Le groupe amino est un substituant donneur d'électrons et les propriétés de l'aniline dues au cycle benzénique sont les suivantes :

interaction avec les alcools - spécifique Propriétés chimiques groupes amino dus au contact direct avec le cycle benzénique.

L'URÉE est un amide complet acide carbonique. Largement distribué dans la nature. C'est le produit final du métabolisme des protéines. Dans des conditions normales, l'urée est une substance cristalline solide qui fond à une température de 133 C. Elle est facilement soluble dans les solvants polaires et absolument insoluble dans les solvants non polaires. Il a de faibles propriétés basiques, mais elles sont moins prononcées que celles des amines en raison du groupe carbonyle.

PRODUCTION D'URÉE Dans l'industrie, l'urée est obtenue des manières suivantes : Interaction de l'halogénure d'acide carbonique complet avec l'ammoniac

Le biuret est le composé organique le plus simple avec une liaison peptidique. La liaison peptidique est la liaison principale de tous les corps protéiques naturels. La réaction du biuret avec l'hydroxyde de cuivre (II) est une réaction qualitative pour les protéines.

Les acides aminés sont les dérivés d'acides carboxyliques qui peuvent être obtenus par substitution d'un ou plusieurs atomes d'hydrogène dans le radical acide

o CLASSIFICATIONS Selon le nombre de groupements carboxyles : Monobasique Dibasique Polybasique

En fonction du nombre de groupements aminés : Acides mono-aminés Acides di-aminés Acides tri-aminés En fonction de la structure du radical : Chaîne ouverte Cyclique

o NOMENCLATURE UNIVERSELLE : les règles de construction des noms sont les mêmes que pour les acides carboxyliques, seulement avec la présence, le nombre et la position des groupes amino dans le préfixe. RATIONAL : la position des groupes amino est indiquée par les lettres de l'alphabet grec + le mot « amino » + le nom de l'acide carboxylique selon la nomenclature rationnelle.

o Isomérie L'isomérie de la position du groupe amino par rapport au groupe carboxyle. Il existe α-, β-, γ-, δ-, ε-, etc. Isomérie structurale Isomérie optique

o PROPRIÉTÉS PHYSIQUES Les acides aminés sont des substances cristallines incolores à point de fusion élevé. Ne volez pas. Fondre avec décomposition. Ils se dissolvent bien dans l'eau et sont peu solubles dans les solvants organiques. Ils ont une activité optique.

SÉRIE HOMOLOGIQUE 2 -aminoéthane α-aminoacétique glycine 2 -aminopropane α-aminopropionique α-alanine 3 -aminopropane β-aminopropionique β-alanine 2 -aminobutane α-aminobutyrique 3 -aminobutane β-aminobutyrique 4 -aminobutane γ-aminobutyrique

PROPRIÉTÉS SPÉCIFIQUES DES ACIDES AMINÉS Relation à l'échauffement des acides α-aminés En l'absence d'acides minéraux

Les acides aminés dibasiques sont capables de former des sels internes. Les deux se retrouvent parmi les produits d'hydrolyse des corps protéiques. L'acide aspartique se trouve sous forme libre chez les animaux et les plantes. Joue un rôle important dans le métabolisme de l'azote. Forme amide - aspargine. L'acide glutamique est utilisé dans le traitement des troubles mentaux. Forme amide - glutamine.

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Les acides α-aminés sont impliqués dans la synthèse des protéines. La composition des corps protéiques comprend également de tels acides aminés qui, en plus des groupes amino, contiennent également d'autres groupes fonctionnels. Selon leur importance pour le corps, tous les acides aminés sont divisés en : - Remplaçables (synthétisés dans le corps) - Non remplaçables (reconstitués uniquement avec de la nourriture)

Nom Formule Par nomenclature convention triviale. À propos de. α-aminoacétique Glycine gly α-aminopropionique Alanine Ala α-aminoisovalérique Arbre de valine α-aminoisocaproïque Leucine leu Deut. butyl-α-aminoacétique Isoleucine ile

acide α,εdiamino aproïque lysine lys α-amino-δ guanidine arginine lériane ARG α-amino-βoxypropionique sérine soufre α-aminoβoxybutyrique thréonine tréonine β-thio-αaminopropionique cystéine cis

cystine α-amino-γ-méthionine méthylthiome butyl acide α-amino-β-phénylpropionique

PROTÉINES Les protéines, ou substances protéiques, sont des composés organiques de haut poids moléculaire, dont les molécules sont construites à partir de résidus d'acides aminés α liés par des liaisons peptidiques. Le nombre de ces derniers peut varier fortement et atteindre parfois plusieurs milliers. La structure des protéines est très complexe. Des chaînes peptidiques séparées ou leurs sections peuvent être liées par des liaisons disulfure, sel ou hydrogène. Des liaisons sel se forment entre les groupes amino libres (par exemple, le groupe amino terminal situé à une extrémité de la chaîne polypeptidique ou le groupe ε-amino de la lysine) et les groupes carboxyle libres (le groupe carboxyle terminal de la chaîne ou les groupes carboxyle libres d'acides aminés dibasiques); Des liaisons hydrogène peuvent se produire entre l'atome d'oxygène du groupe carbonyle et l'atome d'hydrogène du groupe amino, ainsi qu'en raison des groupes hydroxo des acides hydroxyaminés et de l'oxygène des groupes peptidiques.

PROTÉINES Il existe des structures primaires, secondaires, tertiaires et quaternaires des molécules de protéines. Toutes les protéines, quel que soit le groupe auquel elles appartiennent et les fonctions qu'elles remplissent, sont construites à partir d'un ensemble relativement petit (généralement 20) d'acides aminés, qui sont situés dans une séquence différente, mais toujours strictement définie pour un type de protéine donné. Les protéines sont divisées en protéines et protéides. Ø Les protéines sont des protéines simples, constituées uniquement de résidus d'acides aminés. ü Albumines - ont un poids moléculaire relativement faible, sont très solubles dans l'eau, coagulent lorsqu'elles sont chauffées.

PROTÉINES ü Les globulines sont insolubles dans l'eau pure, mais solubles dans une solution chaude de Na à 10 %. Cl. ü Les prolamines sont légèrement solubles dans l'eau, mais solubles dans l'alcool éthylique aqueux à 60÷80%. ü Les glutélines ne sont solubles que dans un alcali à 0,2 %. ü Protamines - ne contiennent pas du tout de soufre. ü Les protéinoïdes sont des protéines insolubles. ü Phosphoprotéines - contiennent de l'acide phosphorique (caséine).

PROTÉINES Ø Les protéides sont des protéines complexes qui, avec les acides aminés, comprennent des glucides, des lipides, des composés hétérocycliques, des acides nucléiques, de l'acide phosphorique. Les lipoprotéines sont hydrolysées en protéines simples et en lipides. (grains de chlorophylle, protoplasme cellulaire). ü Glycoprotéines - hydrolysées en protéines simples et glucides de haut poids moléculaire. (sécrétions muqueuses des animaux). ü Chromoprotéines - hydrolysées en protéines simples et colorants (hémoglobine) ü Nucléoprotéines - hydrolysées en protéines simples (généralement des protamines) et acides nucléiques