Киселинно-алкални свойства на аминокиселините - Студопедия
Киселинно-базовите свойства на аминокиселините са свързани с наличието в тяхната структура на две йонизиращи се групи - карбоксилни и аминогрупи, следователно аминокиселините могат да проявяват свойствата както на киселини, така и на основи, т.е. те са амфотерни съединения. В кристално състояние и във водни разтвори, а-аминокиселините съществуват като биполярни йони, наричани още цвитериони. Йонната структура причинява някои характеристики на свойствата на а-аминокиселините: висока точка на топене (200-300 ° C), нелетливост, разтворимост във вода и неразтворимост в неполярни органични разтворители. Разтворимостта на аминокиселините във вода е свързана с тяхното усвояване и транспортиране в тялото. Йонизацията на молекулите на аминокиселините зависи от рН на разтвора. За моноаминомонокарбоксилните киселини процесът на дисоциация има следната форма:
В силно киселинни разтвори аминокиселините присъстват като положителни йони, докато в алкални разтвори те присъстват като отрицателни йони.
Киселинно-алкалните свойства на аминокиселините могат да бъдат обяснени въз основа на теорията на Брьонстед-Лоури за киселините и основите. Напълно протонирана а-аминокиселина (катионна форма) от гледна точка на теорията на Brönsted е двуосновна киселина, съдържаща две киселинни групи: недисоциирана карбоксилна група (-COOH) и протонирана аминогрупа (NH3), които се характеризират със съответните стойности pKa1 и pKa2.
Стойностите на pKa за аминокиселини се определят от кривите на титруване. Помислете за кривата на титруване на аланин (фиг. 1).
Ориз. 1 – криви, получени при титруване на 0,1 М разтвор на аланин с 0,1 М разтвор на HCl (а) и 0,1 М разтвор на NaOH (б).
От кривата на титруване на аланин следва, че карбоксилната група има pKa1 = 2,34, а протонираната аминогрупа pKa2 = 9,69. При pH =6.02 Аланинът съществува като биполярен йон, когато общият електрически заряд на частицата е 0. При това рН молекулата на аланина е електрически неутрална. Тази стойност на pH се нарича изоелектрична точка и се обозначава като pHiet или pI. За моноаминомонокарбоксилните киселини изоелектричната точка се изчислява като средноаритметично от две стойности на pKa. Например за аланин е равно на:
pI = ½ × (pKa1 + pKa2) = ½ × (2,34 + 9,69) = 6,02
При стойност на pH, надвишаваща изоелектричната точка, аминокиселината е отрицателно заредена, а при стойност на pH под pI, аминокиселината носи нетен положителен заряд. Например при pH = 1,0 всички молекули на аланин съществуват под формата на йони
с общ заряд +1. При pH = 2,34, когато има смес от равни количества йони
общ заряд = +0,5. По подобен начин може да се предскаже знакът и големината на нетния заряд за всяка друга аминокиселина при всяка стойност на pH.
Аминокиселините с йонизираща се група в радикала имат по-сложни криви на титруване, състоящи се от 3 секции, съответстващи на трите възможни етапа на йонизация, и следователно имат три pK стойности (pKa1, pKa2 и pKR). Йонизацията на киселинни аминокиселини, като аспарагинова, се състои от следните последователни етапи:
Изоелектричните точки на такива аминокиселини също се определят от присъствието на йонизираща се радикална група, заедно с а-амино и а-карбоксилни групи. За моноаминодикарбоксилните киселини изоелектричните точки се изместват към киселинната област на pH и се определят като средноаритметично между стойностите на pK за две карбоксилни групи (pI на аспарагинова киселина = 2,97). За основните аминокиселини pI се изместват към алкалната област и се изчисляват като средноаритметично между стойностите на pK за две протонираниамино групи (pI на лизин = 9.74).
Киселинно-алкалните свойства на аминокиселините се използват за разделяне и последващо идентифициране на аминокиселини чрез електрофореза и йонообменна хроматография. И двата метода се основават на разликите в знака и големината на общия електрически заряд при дадена стойност на pH.
Не намерихте това, което търсихте? Използвайте търсачката:
Деактивирайте adBlock! и обновете страницата (F5)наистина е необходимо