Amminoacidi. alanina: a-amminoacido proteinogenico. acido g-amminobutirrico. b-alanina. statina

(1)

Amminoacidi

Sono molecole che contengono un gruppo amminico e un’acido carbossilico. Sono stati

identificati più di 700 AA diversi. Vengono classificati in funzione della posizione relativa della funzione amminica e di quella acida: a, b, g, etc. Hanno ruoli biologici molto diversi.

H₂N

COOH H₂N COOH COOH

NH₂ OH

b-alanina acido g-amminobutirrico GABA

statina

b-alanina: unità strutturale presente nel CoA.

GABA: neurotrasmettitore ad azione inibitrice; ha azione ipertensiva

statina: componente di un pentapeptide che inibisce l'azione di una proteasi, la pepsina

S S

alanina: a-amminoacido proteinogenico

(2)

+H₃N COO^- OH

OH

N H₂⁺

COO^- COOH

L-Dopa

(anti-Parkinson’s)

Acido kainico Eccitante (funghi)

Aminoacidi non proteinogenici

N H₂⁺

COO^- N

H₂⁺

COO^-

+H₃N COO^- ⁺H₃N COO^-

per per S

Aminoacidi non proteinogenici incorporati in proteine

Ac. Azetidin-

2-carbossilico Pro Norleucina Met

(3)

(4)

Aminoacidi

A parte la glicina tutti gli amminoacidi proteinogenici sono chirali e, negli organismi superiori, le proteine sono formate solo da amminoacidi della serie L.

Negli organismi inferiori (batteri) si trovano anche amminoacidi della serie D e amminoacidi non chirali come l’Aib (acido a-amminoisobutirrico)

(L)A-(L)A-(L)A-(L)A-(L)A-(L)A (D)A-(L)A-(L)A-(L)A-(L)A-(L)A (L)A-(D)A-(L)A-(L)A-(L)A-(L)A

etc, etc ….

(5)

H₃N O

OH H₃N

O O

pK_a = 2.35 (4.76 HAc)

H₃N O

O H₂N

O O

pK_a = 9.78 (10.7 RNH₃⁺)

Punto Isoelettrico (pI)

E’ il valore di pH al quale la carica netta di una certa specie elementare è zero.

Il pI è la media dei valori di pKa dei gruppi carbossilico e ammonio.

(9.78+2.35)/2 = 6.06

Aminoacidi

(6)

N

NH

imidazolo pKa = 6.95

pKa = 6.10

NH₂

NH₂ H₂N

NH

NH₂ H₂N

H⁺

pKa = 13.6 TEA pKa = 10.75

Aminoacidi: istidina e arginina

(7)

Titolazioni di amminoacidi: ALANINA

H₃N OH

O pK_a¹

H₃N O

O pK_a²

H₃N O O

2.35 9.37

pI = 6.11

(8)

Titolazioni di amminoacidi: Arginina

H₃N OH

O pK_a¹ pK_a²

2.01 9.04

pI = 10.7 HN

HN NH₃

H₃N O O

HN HN NH₃

H₂N O O

HN HN NH₃

pK_a³

12.48 H₂N O O

HN HN NH₂

(9)

Titolazioni di amminoacidi: Acido Aspartico

H₃N OH

O pK_a¹ pK_a²

2.10 3.86

pI = 2.98

pK_a³ O 9.82

OH

H₃N O O

O OH

H₃N O O

O O

H₂N O O

O O

(10)

Elettroforesi

(11)

Amminoacidi: reazioni

Reazioni del gruppo amminico:

acilazione

alchilazione

(12)

Reazioni del gruppo amminico:

alchilazione

(13)

Reazioni del gruppo carbossilico:

(14)

Reazione con la ninidrina

blu magenta assorbe a 570 nm

(15)

Reazione con la ninidrina

(16)

Amminoacidi: sintesi

Ammonolisi di acidi a-bromocarbossilici

(17)

Sintesi di Gabriel

(18)

Sintesi di Strecker

KCN, NH₄Cl

(19)

Ph Ph

NCH₂CO₂Et

1. LDA 2. RX

_ 78 °C Ph Ph

NCHRCO₂Et +_

( )

H₃O+

H₃NCHRCO₂ +_ ( )

+ _

Alchilazione della glicina N-funzionalizzata

(20)

(21)

Brucina (2,3-dimetossistricnina) morfina

(22)

(23)

Ciclodestrina

(24)

RCOCO₂H + 2 PhCHCH₃NH₂

H₂O _

N CO₂

R +

PH _

CH₃ ottic.attivo

ottic.attivo

*

Pd/C/H₂ etanolo

HN CO₂

R +

PH _

CH₃

*

ottic.attivo

Pd(OH)₂/C/ H₂

_ 2 PhCH₂CH3

RCHNH₂CO₂ _

NH+ ₄ ottic.attivo

RCHNH₃CO₂ + _

ottic.attivo R = CH₃, CH₂Ph, etc.

H₃NCHCH₃Ph

Amminoacidi: sintesi enantioselettiva

Ad es. utilizzando la (S)-(–)-1-fenetilammina, dopo l’idrogenazione del doppio legame

imminico, si ottengono due diastereomeri salini in proporzioni diverse che possono essere separati per cristallizzazione frazionata, sottoposti ad idrogenolisi per dare l'amminoacido che sarà

otticamente attivo.

(25)

(26)

(27)

(28)

(29)

Sintesi di E.J. Corey

e.e. 80 %

e.e. 96 %

(30)

Sintesi di W. S. Knowles

e.e. 99 %

(31)

Idrogenazione catalitica

Catalisi eterogenea Catalisi omogenea

Catalizzatore di Wilkinson

Addizione ossidativa: un substrato viene addizionato ad un complesso metallico con il metallo che aumenta lo stato di ossidazione e il numero di coordinazione di due unità. L’eliminazione riduttiva è la reazione opposta.

Rh(I)

Rh(III)

(32)

Organocatalisi

Ammino catalisi

Hajos Parrish Wiechert, Eder, and Sauer, 1971

B.List, R. A. Lerner, F. C. Barbas III J. Am. Chem. Soc. 2000,122, 2395.

(33)

Organocatalisi

Ammino catalisi