Unidad 5 (Parte 6) Propiedades Qu­micas. S­ntesis de aminocidos: Uno de los m©todos ms...

download Unidad 5 (Parte 6) Propiedades Qu­micas. S­ntesis de aminocidos: Uno de los m©todos ms antiguos de s­ntesis de -aminocidos comienza con la bromaci³n

of 30

  • date post

    02-Feb-2016
  • Category

    Documents

  • view

    259
  • download

    1

Embed Size (px)

Transcript of Unidad 5 (Parte 6) Propiedades Qu­micas. S­ntesis de aminocidos: Uno de los m©todos ms...

Presentacin de PowerPoint

Unidad 5 (Parte 6)Propiedades Qumicas.Sntesis de aminocidos:

Uno de los mtodos ms antiguos de sntesis de -aminocidos comienza con la bromacin en de un cido carboxlico cuando se trata con Br2 y PBr3 (la reaccin de Hell-Volhard-Zelinskii). La sustitucin SN2 del -bromo cido con amoniaco produce un -aminocido.Los rendimientos son bajos y se obtiene una mezcla racmica.Lic. Walter de la Roca11Sntesis Malnica:

Lic. Walter de la Roca2Sntesis Ftalimdica de Gabriel:

Se obtiene una mezcla racmica Lic. Walter de la Roca3Mtodo de ster Ftalimidomalnico:

Lic. Walter de la Roca4Sntesis del amidomalonatoUn mtodo ms general para preparar -aminocidos es la sntesis del amidomalonato, una extensin directa de la sntesis del ster malnicoLa reaccin comienza con la conversin del cetamidomalonato de dietilo en un ion enolato cuando se trata con una base, seguida por la alquilacin SN2 con un haluro de alquilo primario.

La hidrlisis del grupo protector amida y de los steres ocurre cuando el producto alquilado se calienta con un cido acuoso, y despus ocurre la descarboxilacin para producir un -aminocido.Lic. Walter de la Roca5

Sntesis de Strecker

Lic. Walter de la Roca6

Aminacin reductiva de -ceto cidosLa sntesis de -aminocidos es por la aminacin reductiva de un -ceto cido con amoniaco y un agente reductor.La alanina se prepara cuando se trata del cido pirvico con amoniaco en presencia de NaBH4. La reaccin procede a travs de la formacin de una imina intermediaria que se reduce posteriormente.Todas las anteriores sntesis mencionadas tienen el problema que se produce racemizacin, y como sabemos los aminocidos que se pueden utilizar en las biosntesis de protenas deben ser por lo general L-, por lo que el rendimiento sera muy bajo.Lic. Walter de la Roca7Este mtodo Aminacin Reductiva tiene un inters particular porque tiene una estrecha analoga entre un mtodo de laboratorio con la ruta por la que la naturaleza sintetiza algunos aminocidos, a continuacin se presenta la sntesis del cido glutmico a partir del -cetoglutrico.

Lic. Walter de la Roca8Es evidente que todas estas reacciones anteriores nos dan aminocidos sintticos que son pticamente inactivos (muestras racmicas) y si se quiere sintetizar a los naturales se deber realizar mtodos para obtener aminocidos enantiomricamente puros. Se puede proceder de dos maneras:Separar a partir de una mezcla racmica de las anteriores reacciones, los enantimeros puros. (Resolucin de mezclas racmicas) Usar una sntesis enantioselectiva para preparar directamente slo el enantimero S deseado (este es el ms recomendado, debido a que no se pierde la mitad del producto que sera el R). Lic. Walter de la Roca91. SEPARANDO MEZCLAS RACMICAS

La mezcla de sales diasteromricas, se pueden separar por cristalizacin o algn otro mtodo, pues las mismas tienen propiedades qumicas y fsicas diferentes.Lic. Walter de la Roca10

Utilizando enzimas naturales:Tambin se puede utilizar mtodos biolgicos, utilizando enzimas especficas (que las naturales reaccionarn con los enantimeros S) para la separacin de los enantimeros puros.PROBLEMA DE ESTA METODOLOGA ES QUE SE PIERDE LA MITAD DE LOS PRODUCTOS. EL RENDIMIENTO ES MUY BAJO Y SIEMPRE HABRA CONTAMINACIN CON ENANTIOMERO (R).Lic. Walter de la Roca11

2. SNTESIS ENANTIOSELECTIVA DE AMINOCIDOS:Hace algunos aos en la compaa Monsanto, William Knowles descubri que los -aminocidos pueden prepararse enantioselectivamente por hidrogenacin de un cido (Z)-enamido con un catalizador quiral de hidrogenacin.La (S)-fenilalanina se prepara con 98.7% de pureza contaminada por slo 1.3% del enantimero (R) cuando se utiliza un catalizador quiral de rodio. Por su descubrimiento, Knowles comparti el Premio Nobel de Qumica de 2001Lic. Walter de la Roca12Los catalizadores ms efectivos para la sntesis enantioselectiva de aminocidos son los complejos de coordinacin de rodio (I) con 1,5-ciclooctadieno (COD) y una difosfina quiral como el (R,R)-1,2-bis(o-anisilfenilfosfino)etano, el llamado ligando DiPAMP. El complejo debe su quiralidad a la presencia de los tomos de fsforo trisustituidos.

Lic. Walter de la Roca13

Lic. Walter de la Roca14Funciones de los aminocidosAdems de su participacin en la formacin de pptidos y protenas, algunos aminocidos tienen funciones de mensajeros qumicos o neurotransmisores, ya sea por s mismos o como precursores.Los neurotransmisores pueden clasificarse en inhibidores y excitadores. Glicina: relacionado con funciones motoras y sensoriales. Se une a receptores que despolarizan las sinapsis por liberacin de iones Cl-cido - aminobutrico (GABA): deriva del cido glutmico y es el neurotransmisor ms abundante en el cerebro. En enfermedades como la Corea de Huntington, los niveles estn alterados.Lic. Walter de la Roca15Glutamato, aspartato (memoria y aprendizaje) y D-serina (sintetizada en el cerebro a partir de L-serina) tambin son aminocidos con funcin de neurotransmisores.Epinefrina (adrenalina) y norepinefrina: derivan de la tirosina y de fenilalanina.Serotonina: deriva del L-triptofanoReacciones de aminocidosReacciones sobre el grupo carboxiloDescarboxilacinEsterificacinFormacin de amidasReacciones sobre el grupo aminoAcilacinReaccin con ninhidrinaLic. Walter de la Roca16

Lic. Walter de la Roca17

Descarboxilacin de histidinaLa histidina se descarboxila para producir histamina, con ayuda de fosfato de piridoxal (vitamina B6) como cofactor enzimtico. La enzima es la histidinadescarboxilasa. El PLP tiene un grupo aldehido que inicialmente forma una imina con el grupo amino de una lisina presente en la enzima.

Lic. Walter de la Roca18

Reaccin con NinhidrinaEs una reaccin formadora de color que puede usarse con fines tanto cualitativos como cuantitativos.

Lic. Walter de la Roca19

Mecanismo de formacin del prpura de RuhemannLic. Walter de la Roca20Otras reacciones de color para aminocidos: Reacciones sobre la cadena lateralReactivoAminocidoResultadoMillonTirosinaPrecipitado rojoRosenheimTriptofanoAnillo violetaPaulyHistidinaColor amarilloSakaguchiArgininaColor rojoSulfuro de plomocisteinaPrecipitado cafPptidos y protenasLas protenas y los pptidos son polmeros de aminocidos en los que los aminocidos individuales, llamados residuos, estn unidos por enlaces amida, o enlaces peptdicos.Un grupo amino de un residuo forma un enlace amida con el carboxilo de un segundo residuo; el grupo amino del segundo forma un enlace amida con el carboxilo de un tercero y as sucesivamente.Lic. Walter de la Roca21Segn el nmero de unidades de aminocidos por molcula, se les conoce como dipptidos, tripptidos, etc., hasta llegar a polipptidos (Convencionalmente se consideran como polipptidos los que tienen pesos moleculares de hasta 10,000; sobre el valor, son protenas).La alanilserina es el dipptido que resulta cuando se forma un enlace amida entre el carboxilo de la alanina y el grupo amino de la serina.

Lic. Walter de la Roca22

Ntese que pueden resultar dos dipptidos de la reaccin entre la alanina y la serina, dependiendo de cul grupo carboxilo reacciona con cul grupo amino. Si el grupo amino de la alanina reacciona con el carboxilo de la serina, resulta la serilalanina.

Lic. Walter de la Roca23La secuencia repetitiva y extensa de tomos NCHCO que forman una cadena continua se llama esqueleto de la protena. Por convencin, los pptidos se escriben con el aminocido terminal N (el que tiene el grupo NH libre) a la izquierda y el aminocido terminal C (el que tiene grupo CO libre) a la derecha.

Lic. Walter de la Roca24

El nombre del pptido se indica utilizando las abreviaturas para cada aminocido, la alanilserina se abrevia como Ala-Ser o A-S, y la serilalanina se abrevia como Ser-Ala o S-A.(G V)(V G)Lic. Walter de la Roca25

Este traslape del orbital p del nitrgeno con los orbitales p del grupo carbonilo le imparte una cierta cantidad de carcter de enlace doble al enlace CN y restringe la rotacin alrededor de l. Por lo tanto, el enlace amida es plano y el NH est orientado a 180 del CO.El enlace amida que une aminocidos diferentes en los pptidos no es diferente a cualquier otro enlace amida. Los nitrgenos de la amida no son bsicos debido a que su par de electrones no enlazado est deslocalizado por la interaccin con el grupo carbonilo. Lic. Walter de la Roca26

Un segundo tipo de enlace covalente en los pptidos ocurre cuando se forma un enlace disulfuro, RSSR, entre los dos residuos de cistena. Un disulfuro se forma por la oxidacin suave de un tiol, RSH, y se rompe por la reduccin suave.Un enlace disulfuro entre los residuos de cistena en diferentes cadenas de pptidos, conecta a las cadenas entre s que de otra manera estaran separadas, mientras que un enlace disulfuro entre los residuos de cistena dentro de la misma cadena forman un doblez.Lic. Walter de la Roca27

En el caso con la vasopresina, una hormona antidiurtica que se encuentra en la glndula pituitaria. Ntese que el extremo terminal C de la vasopresina ocurre como una amida primaria, CONH2, en lugar del cido libre.

Los puentes disulfuro contribuyen a la forma que puede tener una protena o un pptidoLic. Walter de la Roca28

Una cadena de polipptido: los cuadros en color indican el plano definido por cada enlace amida. Observe como se alterna la orientacin de los grupos R respecto al esqueleto del polipptido.

Lic. Walter de la Roca29Serylglycyltyrosylalanylleucine.Ser-Gly-Tyr-Ala-LeuSGTAL

Lic. Walter de la Roca30