Középszint

3.5: Aminok: bázisos nitrogén; Aminosav: sav és bázis egy molekulában; Savamid és peptidkötés előképe; Gyógyszerek és pszichoaktív anyagok

3.5: Aminok: bázisos nitrogén; Aminosav: sav és bázis egy molekulában; Savamid és peptidkötés előképe; Gyógyszerek és pszichoaktív anyagokA tanulási sorrend: Aminok: bázisos nitrogén; Aminosav: sav és bázis egy molekulában; Savamid és peptidkötés előképe; Gyógyszerek és pszichoaktív anyagok.Aminok: bázisosnitrogénAminosav: sav ésbázis egymolekulábanSavamid éspeptidkötés előképeGyógyszerek éspszichoaktívanyagok
Adattáblázat megtekintése
SorrendRész
1Aminok: bázisos nitrogén
2Aminosav: sav és bázis egy molekulában
3Savamid és peptidkötés előképe
4Gyógyszerek és pszichoaktív anyagok

3.5: Aminok: bázisos nitrogén; Aminosav: sav és bázis egy molekulában; Savamid és peptidkötés előképe; Gyógyszerek és pszichoaktív anyagok

3.5: Aminok: bázisos nitrogén; Aminosav: sav és bázis egy molekulában; Savamid és peptidkötés előképe; Gyógyszerek és pszichoaktív anyagokA tanulási sorrend: Aminok: bázisos nitrogén; Aminosav: sav és bázis egy molekulában; Savamid és peptidkötés előképe; Gyógyszerek és pszichoaktív anyagok.Aminok: bázisos nitrogénAminosav: sav és bázis egy molekulábanSavamid és peptidkötés előképeGyógyszerek és pszichoaktív anyagok
Adattáblázat megtekintése
SorrendRész
1Aminok: bázisos nitrogén
2Aminosav: sav és bázis egy molekulában
3Savamid és peptidkötés előképe
4Gyógyszerek és pszichoaktív anyagok
3.5: a témakör fő gondolati lépései.

Aminok: bázisos nitrogén

Aminokban a nitrogén szabad elektronpárja protont vehet fel.

A metil-amin vízzel kialakuló sav–bázis egyensúlya

CH3NH2 + H2O ⇌ CH3NH3+ + OH−

Egy–három szénatomos aminok: olvasd a kapcsolódást

Képlet

Név

Mit kapcsolunk a nitrogénhez?

CH3NH2

metil-amin

Egy metilcsoport

CH3CH2NH2

etil-amin

Egy etilcsoport

(CH3)2NH

dimetil-amin

Két metilcsoport

CH3CH2CH2NH2

propil-amin; propán-1-amin

Egy propilcsoport

CH3CH(NH2)CH3

izopropil-amin; propán-2-amin

Egy izopropilcsoport

CH3NHCH2CH3

etil-metil-amin; N-metil-etánamin

Egy etil- és egy metilcsoport

(CH3)3N

trimetil-amin

Három metilcsoport

Metil-ammónium-klorid képződése

CH3NH2 + HCl → CH3NH3+ + Cl-

A nitrogén nemkötő elektronpárja protont köt meg, új N–H kötés jön létre. A szilárd só képlete CH3NH3Cl, vizes oldatában a megfelelő ionok vannak; az amin nem klórszubsztitúcióval alakul át.

HCl-dal metil-ammónium-klorid keletkezik. Primer, szekunder és tercier aminban rendre egy, kettő vagy három széncsoport kapcsolódik a nitrogénhez. Kis alkil-aminok jellegzetes szagúak és vízoldhatók; a lánchossz növekedése csökkenti a vízoldhatóságot.

Aminosav: sav és bázis egy molekulában

Az α-aminosav általános szerkezete H2N–CH(R)–COOH. A glicinben R = H; szilárd állapotban és vízben gyakran ikerionos alak, +H3N–CH2–COO−, fontos. Savban protonfelvétel, lúgban protonleadás lehetséges: ez az amfoter jelleg. Az aminosavak magas olvadáspontját az ionos részecskék közti erős kölcsönhatás segíti.

Alanin (2-aminopropánsav): H_{2}N–CH(CH_{3})–COOH. Az α-szénatom négy különböző csoportja miatt királis. A telt ék a néző felé, a csíkozott ék a nézőtől távolodó kötést jelzi; a tükörkép a másik enantiomer.Alanin (2-aminopropánsav): H_{2}N–CH(CH_{3})–COOH. Az α-szénatom négy különböző csoportja miatt királis. A telt ék a néző felé, a csíkozott ék a nézőtől távolodó kötést jelzi; a tükörkép a másik enantiomer.H2NCCOOHCH3H
Alanin (2-aminopropánsav): H2N–CH(CH3)–COOH. Az α-szénatom négy különböző csoportja miatt királis. A telt ék a néző felé, a csíkozott ék a nézőtől távolodó kötést jelzi; a tükörkép a másik enantiomer.
Glicin ikerionja vizes közegben: H_{3}N^{+}–CH_{2}–COO^{−}. Az aminocsoport protont vesz fel, a karboxilcsoport protont ad le; az össztöltés nulla.Glicin ikerionja vizes közegben: H_{3}N^{+}–CH_{2}–COO^{−}. Az aminocsoport protont vesz fel, a karboxilcsoport protont ad le; az össztöltés nulla.H3N+CH2COO−
Glicin ikerionja vizes közegben: H3N+–CH2–COO−. Az aminocsoport protont vesz fel, a karboxilcsoport protont ad le; az össztöltés nulla.

Az ikerion semleges össztöltésű, mégis töltött csoportokat hordoz

Az ikerion nem egy pozitív és egy negatív ion keveréke: ugyanazon részecskén van az NH3+ és COO- csoport. Szilárd glicinben a szomszédos részecskék töltött csoportjai között erős elektrosztatikus vonzás és hidrogénkötések is működnek. Ez magyarázza a kis moláris tömeg ellenére nagy hőmérsékletet igénylő olvadást, amely bomlással is együtt járhat.

Az ikerionos forma túlsúlya az oldat pH-jától is függ. A víz a töltött és poláris csoportokat hidratálja, ezért a glicin jól oldódik. Nem állítjuk, hogy minden aminosav minden pH-n kizárólag ikerionként van jelen, vagy hogy valamennyi ugyanolyan jól oldódik.

Az oldallánc befolyásolja a tulajdonságokat

Oldallánc jellege

Példa

Mit figyelj meg?

Apoláris

Alanin: R = CH3

Szénhidrogénrész; nincs új ionizálható csoport

Poláris, szokásos pH-n nem ionos

Szerin: R = CH2OH

Hidrogénkötésre képes alkoholos OH

Savas

Aszparaginsav: R = CH2COOH

További karboxilcsoport; protonleadás

Bázisos

Lizin: R = (CH2)4NH2

További aminocsoport; protonfelvétel

Különleges bázikus hely

Hisztidin: imidazolgyűrűs oldallánc

Protonátadás enzimek működésében

Savamid és peptidkötés előképe

A savamidban –C(=O)–N– egység van; egyszerű példa a formamid, acetamid és karbamid. Az amidcsoport poláris, hidrogénkötésre képes, de a nitrogén elektronpárja részben delokalizált a karbonillal, ezért sok aminénál gyengébb bázis. Két aminosav vízkilépéssel amidjellegű peptidkötést alakíthat ki. A karbamid nem fehérje, bár nitrogént tartalmaz.

Gyógyszerek és pszichoaktív anyagok

A molekula szerkezete befolyásolja a membránokon átjutást, sav-bázis állapotot és biológiai kötődést. Ugyanaz az anyag terápiás mennyiségben hasznos, más dózisban ártalmas lehet. Az aminok, amidok és heterociklusok sok gyógyszer építőelemei; a kémiai név önmagában nem mondja meg a biztonságos alkalmazást.

Glicin: az aminocsoport és a karboxilcsoport ugyanannak az α-szénatomnak a szomszédságában van.Glicin: az aminocsoport és a karboxilcsoport ugyanannak az α-szénatomnak a szomszédságában van.H2NCH2COOH
Glicin: az aminocsoport és a karboxilcsoport ugyanannak az α-szénatomnak a szomszédságában van.
Acetamid: CH_{3}–C(=O)–NH_{2}. Az amid nitrogénje közvetlenül a karbonilszénhez kapcsolódik; emiatt a C–N kötés részben kettőskötés-jellegű.Acetamid: CH_{3}–C(=O)–NH_{2}. Az amid nitrogénje közvetlenül a karbonilszénhez kapcsolódik; emiatt a C–N kötés részben kettőskötés-jellegű.CH3CONH2
Acetamid: CH3–C(=O)–NH2. Az amid nitrogénje közvetlenül a karbonilszénhez kapcsolódik; emiatt a C–N kötés részben kettőskötés-jellegű.

Három fontos savamid

Név

Szerkezet

Tulajdonság és szerep

Formamid; metánamid

H–C(=O)–NH2

Szobahőmérsékleten folyadék; vízzel jól elegyedik

Acetamid; etánamid

CH3–C(=O)–NH2

Kristályos szilárd anyag; vízben jól oldódik

Karbamid

H2N–C(=O)–NH2

Fehér kristályos anyag; vízoldható; műtrágya és az emlősök nitrogénkiválasztásának fontos terméke

Az amid polaritását nem csak az N–H kötések adják

A karbonilcsoport és az amid delokalizált elektroneloszlása erősen poláris csoportot hoz létre. NH-t hordozó amidok N–H donor és karbonil-O akceptor révén egymáshoz hidrogénkötéssel kapcsolódhatnak. A nitrogén nem szokásos hidrogénkötés-akceptor, mert párja delokalizálódik. Ez a savamidok magas olvadáspontjának és vízzel kialakuló kölcsönhatásainak fontos oka.

N-helyettesített amidból az N–H hiánya nem tünteti el a karbonilcsoport polaritását. Például az N,N-dimetil-formamid erősen poláris, vízzel elegyedő folyadék, de saját N–H donorja nincs. Az amid és a hasonló moláris tömegű karbonsav olvadáspontjának összevetésekor a kristálybeli illeszkedést is figyelembe vesszük; nem csak a hidrogénkötések darabszámát számoljuk.

Az N–H kötés kisebb polaritása miatt a nitrogénhez kötött hidrogén általában gyengébb hidrogénkötés-donor, mint a karbonsav O–H hidrogénje. Az amidban azonban a poláris karbonilcsoport és az összefüggő kristálybeli kölcsönhatások együtt alakítják az olvadáspontot; azt egyetlen hidrogénkötés erősségéből nem vezetjük le.

Két glicinből egy dipeptid: a kondenzáció mérlege

2 H2NCH2COOH → H2NCH2CONHCH2COOH + H2O

A –C(=O)–NH– kapcsolat peptidkötés. Ez a szerkezeti anyagmérleg megfelelő peptidképzési körülményekre vonatkozik; két aminosav vizes oldatának puszta összekeverése nem állít elő teljesen dipeptidet. Az élő sejtek aktivált köztes termékekkel és energiafelhasználással építenek peptidláncot.

Az érettségin használható kapcsolatok

  • Aminok az ammónia szerves származékai. A nitrogén nemkötő elektronpárja miatt bázisok és nukleofilek; savakkal vízoldhatóbb ammóniumsókat képeznek.

  • Az amin rendűsége a nitrogénhez kapcsolódó szénhidrogéncsoportok számát jelenti, nem a nitrogénhez kapcsolódó szénatom rendűségét.

  • Az amidcsoport –CONH2 vagy helyettesített változata. A nitrogén elektronpárja a karbonilcsoporttal delokalizálódik, ezért az amid jóval gyengébb bázis az aminnál.

  • Az aminosavak amin- és karboxilcsoportot tartalmaznak. Szilárdan és semleges közeli oldatban ikerionos formájuk fontos; savban kationos, lúgban anionos alak kerül túlsúlyba.

  • Két aminosav kondenzációjával peptidkötés és víz képződik. A peptidkötés amidkötés; hidrolízissel savas, lúgos vagy enzimes közegben bontható.

  • A nitrogéntartalmú szerves vegyületek élettani hatása szerkezet- és dózisfüggő. Az aminok kellemetlen szaga vagy természetes eredete nem alkalmas biztonsági minősítésre.

Felidéző gyakorlás

Miért amfoter a glicin vizes közegben?

Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.

Válassz egy választ
Középszintű követelmények · 3.5

Az Oktatási Hivatal követelményei

Az alfejezet fogalmainak, szerkezeteinek, reakcióinak és az ide tartozó egyszerű feladatoknak az értelmezése.

Felidéző gyakorlás

Milyen sajátosságot mutat a glicin vizes közegben?

Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.

Válassz egy választ
Középszintű érettségi mintafeladat

Válaszolj az alfejezethez tartozó következő kérdésekre. (6 pont)

  1. Miért bázisosak az aminok? (3 pont)

  2. Mit jelent egy amin rendűsége? (3 pont)

Középszintű mintamegoldás és részletes pontozás
  1. Aminok az ammónia szerves származékai.
    A nitrogén nemkötő elektronpárja miatt bázisok és nukleofilek;
    savakkal vízoldhatóbb ammóniumsókat képeznek. (3 pont: a megnevezett részecske vagy mennyiség 1 pont, az összefüggés 1 pont, a kémiai értelmezés 1 pont.)
  2. Az amin rendűsége a nitrogénhez kapcsolódó szénhidrogéncsoportok számát jelenti, nem a nitrogénhez kapcsolódó szénatom rendűségét. (3 pont: a megnevezett részecske vagy mennyiség 1 pont, az összefüggés 1 pont, a kémiai értelmezés 1 pont.)

Összesen: 6 pont.