氨基酸的重要反应
氨基酸与酸反应的方程式
氨基酸与酸反应的方程式
当氨基酸与酸发生反应时，会发生酸碱中和反应。
以氨基酸甘
氨酸为例，它含有一个氨基(-NH2)和一个羧基(-COOH)。
当甘氨酸与
强酸（如盐酸）发生反应时，会发生中和反应，生成盐和水。
反应
方程式如下所示：
H2N-CH2-COOH + HCl → H2N-CH2-COO^+ Cl^+ H2O.
在这个反应中，氨基(-NH2)中的氢离子被盐酸中的氯离子取代，形成盐（H2N-CH2-COO^-）和水（H2O）。
需要注意的是，氨基酸与强酸反应的过程也会使氨基酸的结构
发生改变，可能会影响其生物活性和功能。
另外，不同氨基酸与不
同的酸反应的情况也会有所不同，具体的反应方程式会因氨基酸的
结构和所用的酸而有所不同。
氨基酸的常见化学反应
氨基酸的常见化学反应⏹ -氨基的反应⏹亚硝酸反应⏹范围：可用于Aa定量和蛋白质水解程度的测定（Van slyke法）⏹注意：生成的氮气只有一半来自于Aa，ε氨基酸也可反应，速度较慢．⏹与酰化试剂的反应⏹Aa＋酰氯，酸酐－→Aa被酰基化⏹丹磺酰氯用于多肽链末端Ａa的标记和微量Ａa的定量测量．⏹烃基化反应⏹Aa的氨基的一个氢原子可被羟基（包括环烃及其衍生物）取代．⏹与2，4－二硝基氟苯（DNFB，FDNB）反应⏹最早Sanger用来鉴定多肽或蛋白质的氨基末端的Aa⏹与苯异硫氰酸酯（PITC）的反应⏹Edman用于鉴定多肽或蛋白质的N末端Aa．在多肽和蛋白质的Aa顺序分析方面占有重要地位（Edman降解法）⏹形成西佛碱反应⏹Aa的α-NH2能与醛类化合物反应生成弱碱，即西佛碱（schiff ‘sbase）⏹前述甲醛滴定：甲醛与H2N-CH2-COO-结合,有效地减低了后者的浓度,所以对于加入任何量的碱, [H2N-CH2-COO- ]/[+H3N-CH2-COO- ]的比值总要比不存在甲醛的情况下小得多。
加入甲醛的甘氨酸溶液用标准盐酸滴定时，滴定曲线B并不发生改变。
⏹脱氨基反应⏹Aa在生物体内经Aa氧化酶催化即脱去α-NH2而转变成酮酸⏹α-COOH参加的反应⏹成盐和成酯反应⏹Aa + 碱－→盐⏹Aa + NaOH －→氨基酸钠盐(重金属盐不溶于水)⏹Aa-COOH + 醇－→酯⏹Aa+ EtOH －－－→氨基酸乙酯的盐酸盐⏹当Aa的COOH变成甲酯，乙酯或钠盐后，COOH的化学反应性能被掩蔽或者说COOH被保护，NH2的化学性能得到了加强或活化，易与酰基结合。
Aa酯是制备Aa的酰氨or酰肼的中间物⏹⏹成酰氯反应⏹当氨基酸的氨基用适当的保护基保护以后，其羧基可与二氯亚砜作用生成酰氯⏹用于多肽人工合成中的羧基激活⏹叠氮反应⏹氨基酸的氨基通过酰化保护后，羧基经酯化转变为甲酯，然后与肼和亚硝酸变成叠氮化合物⏹用于多肽人工合成中的羧基激活⏹脱羧基反应⏹α-氨基和α-羧基共同参与的反应⏹与茚三酮反应⏹茚三酮在弱酸性溶液中与α-氨基酸共热，引起氨基酸氧化脱氨、脱羧反应，最后茚三酮与反应产物中的氨和还原茚三酮发生作用生成紫色物质⏹Pro与hyPro（羟脯氨酸）不释放氨，而直接生成黄色化合物⏹定性，定量测定各种Aa，蛋白质⏹测定CO2 的量，从而可计算参加反应的Aa的量⏹成肽反应⏹一个Aa的NH2+另一个Aa的COOH可以缩合成肽，形成的键称肽键⏹侧链R基参加的反应⏹R功能基：⏹羟基，酚基，巯基（二硫键），吲哚基，咪唑基，胍基，甲硫基，非α-NH2,非α-COOH⏹酪氨酸的酚基在3和5位上容易发生亲电取代反应⏹二碘酪氨酸或一硝基酪氨酸和二硝基酪氨酸⏹酪氨酸的酚基可以与重氮化合物（对氨基苯磺酸的重氮盐）生成桔黄色的化合物。
有机化学基础知识氨基酸的合成和反应
有机化学基础知识氨基酸的合成和反应有机化学基础知识——氨基酸的合成和反应氨基酸是构成蛋白质的基本单元，对于理解生命活动的基础过程和分子结构具有重要意义。
本文将介绍氨基酸的合成和反应，帮助读者进一步了解有机化学中的氨基酸相关知识。
一、氨基酸的合成氨基酸可以通过多种途径合成，其中最主要的方法有以下几种：1. 斯特莱克合成法斯特莱克合成法是合成α-氨基酸的一种常用方法。
这种方法以碳酸和胺为原料，在存在催化剂的条件下，发生酰胺的羰基活化，得到氨基酸。
2. 格布斯合成法格布斯合成法是一种通过氨基酸的脱水缩合反应合成新的氨基酸的方法。
该方法通过两个不同的氨基酸分子间的羧基和氨基的反应，生成新的氨基酸，反应需要在酸性条件下进行。
3. 氨基化合物的合成此外，还可以通过合成氨基化合物，再将其转化为氨基酸。
例如，通过胺与酸酐反应生成酰化胺，再通过水解反应将酰化胺转化为相应的氨基酸。
二、氨基酸的反应氨基酸在有机化学中具有丰富的反应性，主要表现在以下几个方面：1. 缩合反应氨基酸的缩合反应是指多个氨基酸在酸性或碱性条件下，通过酯键或酰胺键的形成缩合为多肽。
这种反应在生物体内形成蛋白质的过程中尤为重要。
2. 氨化反应氨基酸可以与氨基化合物反应，发生氨化反应生成新的氨基酸衍生物。
这种反应可通过调整反应条件和反应物的选择，实现氨基酸结构的改变和扩展。
3. 酸碱性反应氨基酸中的氨基和羧基具有酸碱特性，可发生与酸或碱的反应，形成相应的盐类。
当氨基酸在碱性溶液中时，氨基接受H+生成氨离子，氨离子极易溶解于水中。
4. 氧化还原反应氨基酸中的羧基和氨基都可以参与氧化还原反应。
例如，氨基酸的羧基可以被氧化生成相应的羧酸，而氨基则可以被还原生成相应的胺。
三、氨基酸的应用氨基酸作为生物体内重要的生物分子，在医药、食品、化妆品等领域具有广泛的应用价值。
1. 医药领域氨基酸作为药物的原料，可以合成多种药物，如抗生素、抗肿瘤药物等。
此外，氨基酸还可以作为体外代谢工程和靶向药物传递的载体。
氨基的化学性质和反应
1.氨基的反应（1）酰化氨基可与酰化试剂，如酰氯或酸酐在碱性溶液中反应，生成酰胺。
该反应在多肽合成中可用于保护氨基。
（2）与亚硝酸作用氨基酸在室温下与亚硝酸反应，脱氨，生成羟基羧酸和氮气。
因为伯胺都有这个反应，所以赖氨酸的侧链氨基也能反应，但速度较慢。
常用于蛋白质的化学修饰、水解程度测定及氨基酸的定量。
（3）与醛反应氨基酸的α-氨基能与醛类物质反应，生成西佛碱-C=N-。
西佛碱是氨基酸作为底物的某些酶促反应的中间物。
赖氨酸的侧链氨基也能反应。
氨基还可以与甲醛反应，生成羟甲基化合物。
由于氨基酸在溶液中以偶极离子形式存在，所以不能用酸碱滴定测定含量。
与甲醛反应后，氨基酸不再是偶极离子，其滴定终点可用一般的酸碱指示剂指示，因而可以滴定，这叫甲醛滴定法，可用于测定氨基酸。
（4）与异硫氰酸苯酯(PITC)反应α-氨基与PITC在弱碱性条件下形成相应的苯氨基硫甲酰衍生物（PTC-AA），后者在硝基甲烷中与酸作用发生环化，生成相应的苯乙内酰硫脲衍生物（PTH-AA）。
这些衍生物是无色的，可用层析法加以分离鉴定。
这个反应首先为Edman用来鉴定蛋白质的N-末端氨基酸，在蛋白质的氨基酸顺序分析方面占有重要地位。
（5）磺酰化氨基酸与5-(二甲胺基)萘-1-磺酰氯(DNS-Cl)反应，生成DNS-氨基酸。
产物在酸性条件下(6NHCl)100℃也不破坏，因此可用于氨基酸末端分析。
DNS-氨基酸有强荧光，激发波长在360nm左右，比较灵敏，可用于微量分析。
（6）与DNFB反应氨基酸与2,4-二硝基氟苯(DNFB)在弱碱性溶液中作用生成二硝基苯基氨基酸（DNP氨基酸）。
这一反应是定量转变的，产物黄色，可经受酸性100℃高温。
该反应曾被英国的Sanger用来测定胰岛素的氨基酸顺序，也叫桑格尔试剂，现在应用于蛋白质N-末端测定。
（7）转氨反应在转氨酶的催化下，氨基酸可脱去氨基，变成相应的酮酸。
2.羧基的反应羧基可与碱作用生成盐，其中重金属盐不溶于水。
氨基酸脱水缩合化学反应式
氨基酸脱水缩合化学反应式
氨基酸脱水缩合反应是生物体内构建蛋白质的重要过程。
在这个过程中，两个氨基酸分子通过脱水反应结合成肽键，形成多肽链。
这个化学反应式可以用以下方式表示：
氨基酸1 + 氨基酸2 → 肽键 + H2O
在这个反应中，两个氨基酸分子之间的羧基和氨基发生反应，生成一个肽键，并释放出一个水分子。
这一反应在生物体内发生的同时，也可以通过实验室合成。
合成多肽链的方法有多种，例如固相合成和液相合成等。
无论是在生物体内还是实验室中，氨基酸脱水缩合反应都是蛋白质合成的基础。
氨基酸脱水缩合反应具有重要的生物学意义。
生物体内的蛋白质合成依赖于这个反应，通过不同的氨基酸组合，可以合成出各种不同功能的蛋白质。
蛋白质作为生物体内最基本的大分子，参与了许多重要的生命活动，如酶的催化作用、结构的维持和信号传导等。
因此，氨基酸脱水缩合反应对于生物体的正常功能发挥至关重要。
除了在生物体内合成蛋白质，氨基酸脱水缩合反应还可以用于合成药物和高分子材料。
通过合成不同的氨基酸序列，可以获得具有特定功能的多肽药物，如抗菌肽和抗肿瘤肽等。
此外，氨基酸脱水缩合反应还可以用于制备具有特定功能的高分子材料，如聚酰胺和聚酯等。
氨基酸脱水缩合反应是生物体内合成蛋白质的基础过程，也是合成药物和高分子材料的重要手段。
通过这个化学反应，我们可以合成出具有特定功能的蛋白质、药物和材料，推动生物科学和化学科学的发展。
氨基酸脱水缩合反应的研究将为我们深入了解生命的奥秘和开发新型功能材料提供重要的理论和实践基础。
氨基酸副作用
氨基酸副作用氨基酸是人体必需的营养物质之一，它们参与了许多生理过程，如合成蛋白质，维持免疫系统功能以及提供能量等。
然而，尽管氨基酸具有重要的生理功能，但过量摄入或滥用氨基酸补剂可能会引起一些副作用。
下面将介绍一些常见的氨基酸副作用。
1. 胃肠道不适：摄入过多的氨基酸可能导致胃肠道不适，如恶心、呕吐、腹泻和胃灼热感。
这是因为过量的氨基酸会刺激胃黏膜，引起胃部不适。
此外，氨基酸补剂中也常含有其他添加剂，如填充物和防腐剂，这些物质可能对胃肠道产生刺激作用。
2. 过敏反应：有些人对特定的氨基酸过敏，摄入过量或使用含有过敏原的氨基酸补剂可能引起过敏反应，如皮疹、荨麻疹和呼吸困难。
过敏反应可能与个体对某种氨基酸的过敏反应有关，也可能与其他成分或添加剂有关。
3. 肾脏负担：高蛋白饮食和氨基酸补剂的过量摄入会增加肾脏的负担。
氨基酸代谢产生的代谢产物需要经过肾脏排泄，过量摄入可能增加尿氨酸、尿酸和尿素氮等物质的排泄量，对肾脏造成负担。
4. 代谢紊乱：某些氨基酸补剂中含有非天然氨基酸或高浓度氨基酸，这可能干扰人体正常的氨基酸代谢，导致代谢紊乱。
例如，苯丙氨酸酮症是由苯丙氨酸代谢异常引起的遗传疾病，若摄入过多的苯丙氨酸，可能加重病情。
5. 骨质疏松：过量的氨基酸摄入可能影响钙的吸收和代谢，进而影响骨骼健康。
一些研究发现，高蛋白饮食和氨基酸补剂的过量摄入与骨质疏松的风险增加有关。
总之，虽然氨基酸对人体有益，但过量摄入或不当使用氨基酸补剂可能引起一些副作用。
因此，在使用氨基酸补剂之前，应咨询专业医生或营养师的建议，并按照建议的剂量使用。
同时，要选择质量可靠的氨基酸补剂，避免过量摄入。
氨基酸的作用
氨基酸的作用
氨基酸是组成蛋白质的基本单元，它在机体中发挥着多种重要作用：
1. 构建蛋白质：氨基酸通过脱水缩合反应，将单体氨基酸连接起来形成多肽链，最终构建各种功能性蛋白质。
不同种类和顺序的氨基酸决定了蛋白质的结构和功能。
2. 维持生命活动：许多酶、激素和抗体等生命活动中的重要分子都是由氨基酸构成的。
它们参与体内的新陈代谢、信号传导、免疫应答等生物过程，维持机体的正常功能。
3. 供能：在缺乏碳水化合物和脂肪供能时，氨基酸可以通过蛋白质的分解产生能量。
氨基酸中的碳原子经过解氨基、脱羧等反应，转化为葡萄糖或酮体，提供能量供给。
4. 合成其他生物分子：氨基酸还可以用于合成其他生物分子，如血红蛋白、神经递质、胶原蛋白等。
例如，赖氨酸、色氨酸等是合成生物活性物质的前体，通过代谢途径进一步转化为重要的信号分子和生理活性物质。
5. 维护酸碱平衡：氨基酸参与体液内酸碱平衡的调节。
当体液过酸或过碱时，一些氨基酸可以作为缓冲剂，接受或释放氢离子，维持体液pH值的稳定。
总的来说，氨基酸的作用与构建蛋白质、维持生命活动、供能、
合成其他生物分子和维护酸碱平衡密切相关。
这些作用对于维持机体的正常生理功能和生存至关重要。
氨基酸的重要化学反应
COOH 基参加的反 应
成酰胺作用 脱羧 叠氮 还原成醇 两性解离 茚三酮反应
NH2 基与 COOH 基 共同参加的反应
成肽作用 离子交换反应 与金属离子形成络合物
侧链基团的部分反应： 有关反应基团 苯环 氨基酸的化学反应 与浓 HNO3 作用产生黄色物质 （ 1 ）与 HgNO3 、 Hg （NO3 ） 2 酚基 和 HNO3 作用呈红色 （2）能还原磷钼酸、磷钨酸， 成钼蓝和钨蓝 重要性 可作为蛋白质定性试验 为米伦氏（Millon）反应的基础，可供测 酪氨酸用 是 Folin 反应的基础，可作蛋白质定性、 定量用
（3）与重氮化合物（如对氨基 苯磺酸的重氮盐） 结合生成橘黄 色 （1）与乙醛酸及浓 H2SO4 作用 呈紫红色 吲哚基 （2）能还原磷钼酸、磷钨酸， 成钼蓝、钨蓝 与 α－萘酚和次溴酸盐作用生成 胍基 红色物质（在碱性液中） （1） 亚胺—NH 部位可同三苯甲 基或磷酸结合 咪唑基 （2）与重氮苯磺酸作用生成棕 红色 （1） －SH 基可与 （C6H5） 3—C— 基结合成—S—C（C6H5）3 基 硫氢基 （—SH与 Ellman 试剂作 用 OH 基（丝氨酸、酪 氨酸）
表： 氨基酸的重要化学反应 有关反应基团 氨基酸的化学反应 成盐（NH2 基与 HCl 结合） 重要性 为氨基酸有两性离子的证据及制备晶体 氨基酸的依据 与 HNO2 作用 与甲醛作用 NH2 基参加的反应 为测定氨基氮方法的基础 作为氨基酸两性解离的旁证
酰基化（NH2 的 H 被酰基代替） 在人工合成肽作为 NH2 基的保护基 烃基化 （NH2 的一个 H 被烃基取 代） 脱氨（氧化脱氨） 与荧光胺反应 成酯或盐 酰氯化 人工合成肽链保护羧基用 人工合成肽链作为活化羧基用 生物体储 NH2 的方式 是氨基酸代谢的重要反应之一 对人工合成肽链使羧基活化 鉴定肽链末端用 对酸碱有缓冲作用 氨基酸定性、定量显色用 为肽链形成的基本反应 分离、提纯氨基酸、肽或蛋白质用 为解释酶及结合蛋白质某些性质的基础 用于测定肽链 N 端氨基酸 氨基酸分解代谢的重要反应 用作氨基酸微量测定
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H 2N-2 C C2 H H C2H -N 2H
尸胺
NH2 I
脱羧酶
R-CH-COOH-----------R-CH2-NH2+CO2
2020/5/31
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11
（三） α-NH2和α-COOH共同参加的反应
1、与茚三酮反应
茚三酮在弱酸中与α-氨基酸共热，引起氨基 酸的氧化脱氨，脱羧反应，最后，茚三酮与反应 产物——氨和还原茚三酮反应，生成紫色物质（ λmax=570nm）。
氨基酸的重要反应
杨定云
.
20130418
氨基酸的化学反应 成盐成酯反应
成酰氯反应
亚硝酸盐反应 烃基化反应
脱羧基反应 叠氮反应
酰化反应 脱氨基反应
COOH
西佛碱反应 H 2 N C H
R
侧链反应
.
（一）α-NH2参加的反应
1、与亚硝酸反应
H3C
NH2
+
CH COOH
HNO2
OH H3C CH COOH+ N2↑
HN-保护基 R-CH-COOH
+ PCl5
HN-保护基 R-CH-COCl
+ POCl3+ HCl
2020/5/31
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9
3、叠氮反应 • 活化羧基，可用于肽的人工合成。
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4、脱羧基反应 将-氨基酸加热时，可脱去CO2得到胺。
N2 H
Ba(OH)2
H2N-C 2CH2 H C2 HCHCOOH
△
1、成盐、成酯反应
可以屏蔽羧基活化氨基
NH2 R CH COOH
+
C2H5OH
成酯反应
干燥， HCl 回流
+
NH3ClR CH COOC2O5
+
H2O
R
NH2 CH
COOH +
NaOH
2020/5/31
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R
NH2
+
CH COONa
H2O
8
2、成酰氯的反应
氨基被保护后，羧基可与二氯亚砜或五氯 化磷反应，生成酰氯， 使羧基活化，在多肽的 人工合成中常用。
大连理工大学出版社。 2.《生物有机化学》陈淑华，罗光荣编译。 四川大学出版社。
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（2）与苯异硫氰酸酯（PITC）反应， 亦可用于鉴定多肽链N-端AA。
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3. 与酰化试剂反应
氨基酸的氨基与酰氯或酸酐在弱碱溶液中发生作用时，氨基 被酰基化。
氨基酸
丹磺酰氯
丹磺酰衍生物
用于多肽链N末端氨基酸的标记和微量氨基酸的定量测定。
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4. 脱氨基反应
氨基酸在生物体内经氨基酸氧化酶的催化即脱去α-氨基 而转变成酮酸。
2、成肽反应
一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基可以缩合成肽，形成的键 称肽键。
2020/5/31
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肽键
14
（四） 侧链R基参加的反应
氨基酸侧链功能基团:
苯环—色氨酸、苯丙氨酸 羟基—氨酸、苏氨酸 巯基—半胱氨酸 吲哚基—色氨酸 胍基—精氨酸 咪唑基—组氨酸 非α-氨基—赖氨酸 非α-羧基—谷氨酸、天冬氨酸
侧链基团可与特异试剂发生特定反应，用于氨基酸的鉴定， 氨基酸的修饰。
蛋白质化学修饰：在较温和的条件下，以可控制的方式使蛋 白质某些试剂起特异反应，以引起蛋白质中个别氨基酸侧链或功 能基团发生共价化学改变。
.
1、酪氨酸的酚羟基： 在3和5位上容易发生亲电取代反应，例如发生碘
化或硝化，分别生成一碘酪氨酸和二碘酪氨酸或一硝 基酪氨酸和二硝基酪氨酸。
.
酪氨酸的酚基还可以与重氮化合物(例如对 氨基苯磺酸的重氮盐)结合生成桔黄色的化合物
。
.
2、组氨酸的侧链咪唑基：
与重氮苯磺酸也能形成相似的化合物，但颜 色稍有差异，呈棕红色。
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3、精氨酸的侧链胍基：
在硼酸钠缓冲液(pH8-9, 25-35℃)中，与1，2环己二酮反应，生成缩合物：
.
参考书目 1.《生物有机化学》陈宏博，李忠义主编。
2020/5/31
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12
茚三酮
O OH OH
O
O
CH
O 还原茚三酮
+
NH2 R CH COOH
OH
+
H
H N
H
OH
C C
C
O
O
C NC
C
O
还原茚三酮
O
CH OH
O
O + HO
HO O
茚三酮
蓝紫色复合物 （λmax=570nm）
+ NH3
CO2 RCHO
H+
Pro、Hy-Pro与直接形成黄色化合物（ λmax=440nm）
收集反应放出的氮气，可用来测定氨基酸的含量，这种测定氨基酸含量的 方法称为范斯莱克（Van slyke）氨基测定法。
2020/5/31
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2. 烃基化反应
（1）氨基酸与2,4-二硝基氟苯反应
弱碱
氨基酸 2,4-二硝基氟苯（DNFB） 2,4-二硝基氟苯氨基酸(DNP氨基酸)
2,4-二硝基氟苯（DNFB）也叫做Sanger试剂。此反应首先被英国的 Sanger用来鉴定多肽、蛋白质的N末端氨基酸。
H2N
COOH 氨 氨基 基酸 酸氧氧化化 酶酶
H
-NH3
R
COOH CO R
.
5. 形成西佛碱的反应
氨基酸的α-氨基能与某些醛类化合物反应生成弱碱（西佛碱）
转氨基反应中间产物
R1
HC +H2N
O
COOH H -H2O
+H2O
R
R1
COOH
C N CH
HR
西佛碱（Schiff’s base）
.
（二）α-羧基参加的反应