大学本科有机化学氨基酸
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OH
O
R
OH
H2N O
Et3N 保护氨基端
(H3C)3CO N
H
O
(Boc)
R"
H2N
O CH3 O
DCC, HOBt
R'
O
H N
Boc N H
OCH3
O
R"
HCl 去氨基端保护
R'
O
H
N
H3N
OH
O
R"
CH3
+ H2C
+ CH3
CO2
……
wk.baidu.com第11页/共20页
The Nobel Prize in Chemistry 1984 "for his development of methodology for chemical
NH2 N
N
腺嘌呤
一种脱氧核苷
第16页/共20页
➢ 碱基的类型
NH2
N
N
N H
N
腺嘌呤
O
N
NH
N H
N
NH2
鸟嘌呤
NH2 N
NO H 胞嘧啶
3. 氨基酸羧基端的反应
CH3OH
R CH COOH NH2
HCl LiAlH4
4. 氨基酸与水合茚三酮的反应
O OH OH
O
R +
COOH
NH2
水合茚三酮
应用 •氨基酸的显色 •定量分析
R CH COOCH3 NH2
R CH CH2OH NH2
O
O
N
O
O
蓝紫色，罗曼紫
+ RCHO + CO2 + H2O
COOH
O HOCCH2
COOH
➢ 碱性氨基酸（有3种）
H2N
H
谷氨酸 (Glu)
H2N
H
天冬氨酸 (Asp)
H2NCH2CH2CH2CH2
COOH
H2N
H
赖氨酸 (Cys)
HN H2N
NH CH2CH2CH2 H2N
精氨酸 (Asn)
COOH H
N
CH2
N
H H2N
COOH H
组氨酸 (His)
第4页/共20页
例子：6个星期，124个氨基酸的核糖核酸酶，17%收率
第12页/共20页
➢ 蛋白质的二级结构 • b-折迭 (b-pleated sheet)
第13页/共20页
• a-螺旋 (a-helix)
第14页/共20页
五. 核酸
碱基
＋
核糖 或 脱氧核糖
核苷 ＋
磷酸
聚合
核苷酸
核酸
➢ 核糖或脱氧核糖
1 CHO H 2 OH H 3 OH H 4 OH
O H2NCCH2CH2
COOH
O H2NCCH2
HSCH2
COOH
H2N
H
半胱氨酸(Cys)
COOH
H2N
H
谷酰胺 (Gln)
H2N
H
天冬酰胺 (Asn)
HO
CH2
COOH
H2N
H
酪氨酸(Tyr)
CH2
N H2N H 色氨酸 (Trp)
COOH H
第3页/共20页
➢ 酸性氨基酸（有2种）
O HOCCH2CH2
H
异亮氨酸 (Ile)
COOH
NH H 脯氨酸 (Pro)
PhCH2
COOH
H2N
H
苯丙氨酸 (Phe)
CH3SCH2CH2
COOH
H2N
H
蛋氨酸 (Met)
第2页/共20页
➢ 极性（不带电荷）中性氨基酸 （有7种）
HOCH2 H2N
COOH H
H OH
H3C H2N
COOH H
丝氨酸(Ser)
苏氨酸(Thr)
NH2 (II) 负离子
+
H3O
第5页/共20页
➢ 氨基酸的等电点
OH
R CH COOH
R CH COO
OH R CH COO
NH3
H
NH3
H
NH2
(I) 正离子
两性离子
(II) 负离子
pH < IP
pH = IP
pH > IP
IP (等电点，isoelectric point) ：氨基酸处于电中性时的pH值
第8页/共20页
四. 多 肽与蛋白质
• 肽：氨基酸偶联产物，分子量小于10000 • 蛋白质：分子量大于10000
N-端
R
H
N
COOH
H2N
C-端
O
R
肽键
•一个三肽
O H3C
H N
H2N
N H
O
CH3
二肽
CH3 OH
O
甘－丙－缬（Gly-Ala-Val)
第9页/共20页
➢ 多肽的合成
例： R'
OH H2N
synthesis on a solid matrix"
CH3OCH2Cl SnCl4
CH2Cl
Robert Bruce Merrifield USA Rockefeller University New York, NY, USA b. 1921 d. 2006
H2NCHRCOOH H2O
O CH2O CHRNH2
3三. .氨氨基基酸酸的的性性质质
1. 两性解离和等电点
➢ 氨基酸在固态时主要以内盐形式存在
R CH COO
NH3 (内盐，zwitterion)
• 高熔点或分解点 • 不溶于有机溶剂
➢ 水溶液中为两性离解
R CH COOH
NH3 (I) 正离子
+
OH
H2O R CH COO
NH3 两性离子
H2O R CH COO
O
O PhCH2O C Cl
Et3N 保护氨基端
R
O
PhCH2O C
N H
OH O
R"
H2N
O CH3
R'
O
H
O DCC, HOBt
Cbz N H
N
O
R"
OCH3
H2 Pd
去氨基端保护
缩合试剂
R'
O
H
H2N
N
OCH3 + PhCH3 + CO2
……
O
R"
第10页/共20页
例：
OO
(Boc2O)
R' (H3C)3CO O OC(CH3)3
• 等电点时氨基酸以两性离 子形式存在，处于电中性 状态，在电场中不移动。
• 等电点时氨基酸溶解度最 小，易结晶析出。
中性氨基酸：IP < 7 (5 ~ 6.5)
酸性氨基酸：IP ~ 3 碱性氨基酸：IP > 7 (7.5 ~ 10.8)
第6页/共20页
2. 氨基酸氨基端的反应
NaNO2 HCl
R CH COOH OH
二 天然氨基酸的结构和名称
➢ 非极性（疏水性）中性氨基酸（有8种）
H2C COOH
NH2（非手性） 甘氨酸(Gly)
H3C
COOH
H2N
H
丙氨酸 (Ala)
H3C CH3CH
COOH
H2N
H
缬氨酸 (Val)
H3C CH3CHCH2
COOH
H2N
H
亮氨酸 (Leu)
H3C CH3CH2CH
COOH
H2N
5CH2OH D-(-)-核糖
HO
5
OH
O
4H
H1
H 3 2H OH OH
b-D-(-)-呋喃核糖
HO
5
OH
O
4H
H1
H 3 2H OH H
b-D-呋喃脱氧核糖
第15页/共20页
➢核苷或脱氧核苷
胞嘧啶 NH2 N
HO 5
NO
O
4H
H1
H 3 2H OH OH
一种核苷
碱基
N
HO 5
N
O
4H
H1
H 3 2H OH H
R CH COOH NH2
HCHO Ac2O
R CH COOH
N CH2
或
R CH COOH
R CH COOH
N CH2OH CH2OH
NHAc
F O2N
NO2
H2O2 或 R
KMnO4, 酶
R CH COOH
NH
NO2
O2N
C COOH H2O
NH
－ NH3
Sanger试剂
R C COOH O
第7页/共20页
O
R
OH
H2N O
Et3N 保护氨基端
(H3C)3CO N
H
O
(Boc)
R"
H2N
O CH3 O
DCC, HOBt
R'
O
H N
Boc N H
OCH3
O
R"
HCl 去氨基端保护
R'
O
H
N
H3N
OH
O
R"
CH3
+ H2C
+ CH3
CO2
……
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The Nobel Prize in Chemistry 1984 "for his development of methodology for chemical
NH2 N
N
腺嘌呤
一种脱氧核苷
第16页/共20页
➢ 碱基的类型
NH2
N
N
N H
N
腺嘌呤
O
N
NH
N H
N
NH2
鸟嘌呤
NH2 N
NO H 胞嘧啶
3. 氨基酸羧基端的反应
CH3OH
R CH COOH NH2
HCl LiAlH4
4. 氨基酸与水合茚三酮的反应
O OH OH
O
R +
COOH
NH2
水合茚三酮
应用 •氨基酸的显色 •定量分析
R CH COOCH3 NH2
R CH CH2OH NH2
O
O
N
O
O
蓝紫色，罗曼紫
+ RCHO + CO2 + H2O
COOH
O HOCCH2
COOH
➢ 碱性氨基酸（有3种）
H2N
H
谷氨酸 (Glu)
H2N
H
天冬氨酸 (Asp)
H2NCH2CH2CH2CH2
COOH
H2N
H
赖氨酸 (Cys)
HN H2N
NH CH2CH2CH2 H2N
精氨酸 (Asn)
COOH H
N
CH2
N
H H2N
COOH H
组氨酸 (His)
第4页/共20页
例子：6个星期，124个氨基酸的核糖核酸酶，17%收率
第12页/共20页
➢ 蛋白质的二级结构 • b-折迭 (b-pleated sheet)
第13页/共20页
• a-螺旋 (a-helix)
第14页/共20页
五. 核酸
碱基
＋
核糖 或 脱氧核糖
核苷 ＋
磷酸
聚合
核苷酸
核酸
➢ 核糖或脱氧核糖
1 CHO H 2 OH H 3 OH H 4 OH
O H2NCCH2CH2
COOH
O H2NCCH2
HSCH2
COOH
H2N
H
半胱氨酸(Cys)
COOH
H2N
H
谷酰胺 (Gln)
H2N
H
天冬酰胺 (Asn)
HO
CH2
COOH
H2N
H
酪氨酸(Tyr)
CH2
N H2N H 色氨酸 (Trp)
COOH H
第3页/共20页
➢ 酸性氨基酸（有2种）
O HOCCH2CH2
H
异亮氨酸 (Ile)
COOH
NH H 脯氨酸 (Pro)
PhCH2
COOH
H2N
H
苯丙氨酸 (Phe)
CH3SCH2CH2
COOH
H2N
H
蛋氨酸 (Met)
第2页/共20页
➢ 极性（不带电荷）中性氨基酸 （有7种）
HOCH2 H2N
COOH H
H OH
H3C H2N
COOH H
丝氨酸(Ser)
苏氨酸(Thr)
NH2 (II) 负离子
+
H3O
第5页/共20页
➢ 氨基酸的等电点
OH
R CH COOH
R CH COO
OH R CH COO
NH3
H
NH3
H
NH2
(I) 正离子
两性离子
(II) 负离子
pH < IP
pH = IP
pH > IP
IP (等电点，isoelectric point) ：氨基酸处于电中性时的pH值
第8页/共20页
四. 多 肽与蛋白质
• 肽：氨基酸偶联产物，分子量小于10000 • 蛋白质：分子量大于10000
N-端
R
H
N
COOH
H2N
C-端
O
R
肽键
•一个三肽
O H3C
H N
H2N
N H
O
CH3
二肽
CH3 OH
O
甘－丙－缬（Gly-Ala-Val)
第9页/共20页
➢ 多肽的合成
例： R'
OH H2N
synthesis on a solid matrix"
CH3OCH2Cl SnCl4
CH2Cl
Robert Bruce Merrifield USA Rockefeller University New York, NY, USA b. 1921 d. 2006
H2NCHRCOOH H2O
O CH2O CHRNH2
3三. .氨氨基基酸酸的的性性质质
1. 两性解离和等电点
➢ 氨基酸在固态时主要以内盐形式存在
R CH COO
NH3 (内盐，zwitterion)
• 高熔点或分解点 • 不溶于有机溶剂
➢ 水溶液中为两性离解
R CH COOH
NH3 (I) 正离子
+
OH
H2O R CH COO
NH3 两性离子
H2O R CH COO
O
O PhCH2O C Cl
Et3N 保护氨基端
R
O
PhCH2O C
N H
OH O
R"
H2N
O CH3
R'
O
H
O DCC, HOBt
Cbz N H
N
O
R"
OCH3
H2 Pd
去氨基端保护
缩合试剂
R'
O
H
H2N
N
OCH3 + PhCH3 + CO2
……
O
R"
第10页/共20页
例：
OO
(Boc2O)
R' (H3C)3CO O OC(CH3)3
• 等电点时氨基酸以两性离 子形式存在，处于电中性 状态，在电场中不移动。
• 等电点时氨基酸溶解度最 小，易结晶析出。
中性氨基酸：IP < 7 (5 ~ 6.5)
酸性氨基酸：IP ~ 3 碱性氨基酸：IP > 7 (7.5 ~ 10.8)
第6页/共20页
2. 氨基酸氨基端的反应
NaNO2 HCl
R CH COOH OH
二 天然氨基酸的结构和名称
➢ 非极性（疏水性）中性氨基酸（有8种）
H2C COOH
NH2（非手性） 甘氨酸(Gly)
H3C
COOH
H2N
H
丙氨酸 (Ala)
H3C CH3CH
COOH
H2N
H
缬氨酸 (Val)
H3C CH3CHCH2
COOH
H2N
H
亮氨酸 (Leu)
H3C CH3CH2CH
COOH
H2N
5CH2OH D-(-)-核糖
HO
5
OH
O
4H
H1
H 3 2H OH OH
b-D-(-)-呋喃核糖
HO
5
OH
O
4H
H1
H 3 2H OH H
b-D-呋喃脱氧核糖
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➢核苷或脱氧核苷
胞嘧啶 NH2 N
HO 5
NO
O
4H
H1
H 3 2H OH OH
一种核苷
碱基
N
HO 5
N
O
4H
H1
H 3 2H OH H
R CH COOH NH2
HCHO Ac2O
R CH COOH
N CH2
或
R CH COOH
R CH COOH
N CH2OH CH2OH
NHAc
F O2N
NO2
H2O2 或 R
KMnO4, 酶
R CH COOH
NH
NO2
O2N
C COOH H2O
NH
－ NH3
Sanger试剂
R C COOH O
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