有機化學(xué)：第十一章 羧酸和取代羧酸 氨基酸

1、第十一章第十一章第十一章Carboxylic acid and subtituted Carboxylic acid 目的要求目的要求羧酸的分類、結(jié)構(gòu)和命名羧酸的分類、結(jié)構(gòu)和命名羧酸的化學(xué)性質(zhì)羧酸的化學(xué)性質(zhì) 酸性酸性 -OH被取代被取代 羧酸的脫羧反應(yīng)羧酸的脫羧反應(yīng)第一節(jié)第一節(jié) 羧酸（羧酸（Carboxylic acid） 羧酸：是分子中含有羧酸：是分子中含有羧基羧基(carboxyl) 并且具有并且具有酸性酸性(acidity) 的一類有機的一類有機化合物。化合物。v結(jié)構(gòu)通式：結(jié)構(gòu)通式：R-COOH一、羧酸的分類和命名一、羧酸的分類和命名 1.羧酸的分類羧酸的分類（1） 根據(jù)羧酸分子中羧基相

2、連的烴基種類根據(jù)羧酸分子中羧基相連的烴基種類不同分：不同分：脂肪酸脂肪酸CH3COOHCOOH芳香酸芳香酸COOHCOOHCH3（2） 根據(jù)羧酸分子中羧基數(shù)目不同分：根據(jù)羧酸分子中羧基數(shù)目不同分：一元酸一元酸HCOOH二元酸二元酸HOOC-COOH多元酸多元酸EDTA一、羧酸的分類和命名一、羧酸的分類和命名 （1 ） 習(xí)慣命名法（俗名）習(xí)慣命名法（俗名）根據(jù)其來源命名根據(jù)其來源命名：HCOOHCH3COOHC17H35COOHC15H31COOH CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH甲酸（蟻酸）甲酸（蟻酸）乙酸（醋酸）乙酸（醋酸）硬脂酸硬脂酸軟脂酸軟脂酸油酸油酸一、羧酸的分類和命名

3、一、羧酸的分類和命名 2. 羧酸的命名羧酸的命名2.羧酸的命名羧酸的命名（2）系統(tǒng)命名）系統(tǒng)命名原則：原則：主鏈：主鏈：含羧基的最長碳鏈含羧基的最長碳鏈編號：編號：從羧基碳開始從羧基碳開始例：例：CH3-CH-CH2-COOHCH3- 甲基丁酸甲基丁酸- Methylbutanoic acid12342、命名、命名（2）系統(tǒng)命名）系統(tǒng)命名例：例：CH3CH2-CH-COOHBr2-溴丁酸溴丁酸2- Bromobutanoic acidCH-COOHCH-COOH 丁烯二酸丁烯二酸 Butendioic acid2、命名、命名（2）系統(tǒng)命名）系統(tǒng)命名含有脂環(huán)和芳環(huán)的羧酸，以脂環(huán)和芳環(huán)含有脂環(huán)和芳

4、環(huán)的羧酸，以脂環(huán)和芳環(huán) 作取代基作取代基-CH2COOH12 2-環(huán)己基乙酸環(huán)己基乙酸 Cyclohexylacetic acid-CH=CH-COOH3-苯基苯基-2-丙烯酸丙烯酸 3-phenyl propenoic acid2、命名、命名（2）系統(tǒng)命名）系統(tǒng)命名 二元羧酸二元羧酸HOOCCH2CH=CHCH2COOH3-己烯二酸己烯二酸HOOC COOH CC H H順順-丁烯二酸（馬丁烯二酸（馬來酸）來酸） 命名下列化合物：命名下列化合物：3-對氯苯基丁酸對氯苯基丁酸環(huán)己基甲酸環(huán)己基甲酸順順-9-十八碳烯酸（油酸）十八碳烯酸（油酸）ClCHCH2COOHCH3COOHCCH(CH2)7

5、COOHHCH3(CH2)7E -4-甲基甲基-2-戊烯酸戊烯酸CCCOOHHH(CH3)2CH2命名規(guī)則小結(jié)：命名規(guī)則小結(jié)：1.1.母體選擇順序：母體選擇順序：-SO3H-COOH（酰、酯酰、酯） 醛酮醛酮醇（酚、醇（酚、醚醚）烯（炔）烯（炔） 烷烷2. -NH2，-NO2，-X，-R取代基等同位置時取代基等同位置時優(yōu)先基團后列出。優(yōu)先基團后列出。例：例：ClCH2-CH-COOHNH2CH3-C-CH-COOHO例：例：3. 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 羰基和羥基通過羰基和羥基通過 構(gòu)成一個整構(gòu)成一個整體體, 故羧基不是羰基和羥基的簡單加合。故羧基不是羰基和羥基的簡單加合。RHO販販HRCO136pm123

6、pm醇的醇的CO 鍵長鍵長143pm SP23. 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)p- 共軛的結(jié)果：共軛的結(jié)果：（1） O-C=O 鍵長平均化鍵長平均化,羰基性質(zhì)不明顯羰基性質(zhì)不明顯（2）O-H 極性增強，極性增強，易電離出易電離出H+（3）-COOH的的-I效應(yīng)使效應(yīng)使 -H有一定的活性有一定的活性HRR127pm127pm136pm123pm二、物理性質(zhì)二、物理性質(zhì)低級羧酸可與水混溶，但隨碳低級羧酸可與水混溶，但隨碳 原子數(shù)增加水溶性降低。原子數(shù)增加水溶性降低。羧酸的羧酸的沸點比沸點比相對分子質(zhì)量相近的相對分子質(zhì)量相近的醇醇的沸點的沸點高高得多，這是由于羧酸分子間得多，這是由于羧酸分子間的氫鍵締合比醇牢固。的氫鍵

7、締合比醇牢固。COROH三、羧酸的化學(xué)性質(zhì)三、羧酸的化學(xué)性質(zhì)COROH三、羧酸的化學(xué)性質(zhì)三、羧酸的化學(xué)性質(zhì)H+1.酸性酸性COROH三、羧酸的化學(xué)性質(zhì)三、羧酸的化學(xué)性質(zhì)2.羥基的被取代羥基的被取代LRCOOH三、羧酸的化學(xué)性質(zhì)三、羧酸的化學(xué)性質(zhì)H3.脫羧反應(yīng)脫羧反應(yīng)三、羧酸的化學(xué)性質(zhì)三、羧酸的化學(xué)性質(zhì)RCOHO3.脫羧反應(yīng)1.酸性酸性2.羥基的取代羥基的取代-羧酸衍生物的生成羧酸衍生物的生成（一）（一） 羧酸的酸性與成鹽羧酸的酸性與成鹽三、羧酸的化學(xué)性質(zhì)三、羧酸的化學(xué)性質(zhì)1.酸性酸性R(Ar)COOHR(Ar)COO-H+HRR+HH+ +HHR RR R127pm127pm 共軛大共軛大鍵的

8、形成使羧酸根的鍵長完全平均化鍵的形成使羧酸根的鍵長完全平均化, 增加了羧基負(fù)離子的穩(wěn)定性增加了羧基負(fù)離子的穩(wěn)定性,有助于有助于H+的離解。的離解。無機酸 RCOOH H2CO3 H2O ROH1-2 4-5 6.4(pka1) 9-10 15.7 16-19 OHl ： 羧酸的酸性強弱與羧酸分子的羧酸的酸性強弱與羧酸分子的電子電子效應(yīng)效應(yīng)、立體效應(yīng)立體效應(yīng)和和溶劑化效應(yīng)溶劑化效應(yīng)相關(guān)。相關(guān)。（一）（一） 羧酸的酸性與成鹽羧酸的酸性與成鹽1.酸性酸性分子結(jié)構(gòu)對酸性的影響分子結(jié)構(gòu)對酸性的影響（1）G為吸電子基時，酸性增強為吸電子基時，酸性增強GOHCOG= -I 酸性例：例：CH2COOHFCH2

9、COOHClCH2COOHBrCH3CHCOOHClCH2CH2COOHClCOOHCOOHCOOHCH2COOHCOOHCOOHCH2CH2（一）（一） 羧酸的酸性與成鹽羧酸的酸性與成鹽1、酸性、酸性分子結(jié)構(gòu)對酸性的影響分子結(jié)構(gòu)對酸性的影響（2）G為斥電子基時，酸性減弱為斥電子基時，酸性減弱GOHCOG = +I 酸性例：例：HCOOHCH3COOHCH3CH2COOH（3）有時還需考慮共軛效應(yīng)）有時還需考慮共軛效應(yīng) HCOOH-COOHR-COOH苯環(huán)與羧基形成共軛，電子云向羧基偏移苯環(huán)與羧基形成共軛，電子云向羧基偏移按酸性由強到弱排出下列化合物的順序按酸性由強到弱排出下列化合物的順序 （

10、1） 乙酸、甲酸、苯甲酸、丙酸、戊酸乙酸、甲酸、苯甲酸、丙酸、戊酸COOHCOOHCH3COOHCH2CH3COOHCH2C2H5HCOOH2.羧酸的成鹽羧酸的成鹽 羧酸能羧酸能與與NaHCO3、Na2CO3和和NaOH等反應(yīng)生等反應(yīng)生成鹽。與成鹽。與NaHCO3反應(yīng)放出反應(yīng)放出CO2。 此反應(yīng)可以用來鑒別、分離苯酚和羧酸此反應(yīng)可以用來鑒別、分離苯酚和羧酸。COOH+ NaHCO3COONa+ CO2 + H2O（一）（一） 羧酸的酸性與成鹽羧酸的酸性與成鹽（二）羧酸衍生物的生成（二）羧酸衍生物的生成（二）羧酸衍生物的生成（二）羧酸衍生物的生成R-CO-OH-L（二）羧酸衍生物的生成（二）羧酸

11、衍生物的生成羧酸衍生物：羧基上的羥基被其它原子或羧酸衍生物：羧基上的羥基被其它原子或 原子團取代后的化合物。原子團取代后的化合物。羧酸衍生物羧酸衍生物 生成酰鹵生成酰鹵(acyl halide ) 生成酸酐生成酸酐(acid anhydride) 生成酯生成酯(ester) 生成酰胺生成酰胺 R-CO-OH + LR-CO-L（二）羧酸衍生物的生成（二）羧酸衍生物的生成1. 酰鹵（酰鹵（Acyl halide）的生成）的生成酰鹵酰鹵用途：用途： 酰鹵反應(yīng)活性極強，廣泛應(yīng)用于藥酰鹵反應(yīng)活性極強，廣泛應(yīng)用于藥物和有機合成中。物和有機合成中。+PCl5R(Ar)-C-ClOR(AR)C-OHO+PO

12、Cl3+HClPCl3+H3PO3 SOCl2+HCl+SO2（二）羧酸衍生物的生成（二）羧酸衍生物的生成2. 酸酐酸酐(Acid anhydride)的生成的生成CO 2 R-CO-OHP2O5R-R-COO+ H2O酸酐酸酐酐鍵酐鍵R-C-OHR-C-OHO O（二）羧酸衍生物的生成（二）羧酸衍生物的生成2. 酸酐酸酐(Acid anhydride)的生成的生成COCOO + H2O-COOH-COOH180oC+ H2OCOOHCOOHC=OOC=O分子內(nèi)脫水成酐分子內(nèi)脫水成酐戊二酸戊二酸HOOCCH2CH2CH2COOH加熱加熱CH2C CH2COOOCH22. 酸酐的生成酸酐的生成（

13、二）羧酸衍生物的生成（二）羧酸衍生物的生成3. 酯（酯（Ester）的生成）的生成酯酯 R-CO-OH+ H2OH-OR R-CO-ORH+（1）反應(yīng)必須在酸性條件下進行）反應(yīng)必須在酸性條件下進行 （2）反應(yīng)可逆，通常加入除水劑以提高產(chǎn)率）反應(yīng)可逆，通常加入除水劑以提高產(chǎn)率反應(yīng)活性順序？反應(yīng)活性順序？歷程：歷程：SP2H3CCOHOH3CCOH+OHH+H3CCOHOHH18OCH2CH3+H18OCH2CH3H3CCO+H2OH 18OCH2CH3- H2O CH3-C+OH-18OCH2CH3SP3慢慢加成加成消除消除二二羧酸衍生物的生成羧酸衍生物的生成3. 酯（酯（Ester）的生成）的

14、生成反應(yīng)活性：反應(yīng)活性：CH3OH1o2o3oHCOOHCH3COOHRCH2COOHR2CHCOOHR3CCOOH叔醇反應(yīng)時則是醇脫羥基，羧酸脫氫：叔醇反應(yīng)時則是醇脫羥基，羧酸脫氫：R3C18OHR3C+ + H2 18O H+（1） O RCOH + R3C+ O RCO+ H RCR R O RCOCR3 + H+（2）（二）羧酸衍生物的生成（二）羧酸衍生物的生成 酰胺（酰胺（Amide）的生成）的生成RCOHONH3RCONH4ORCNH2OH2O酰鹵、酸酐、酯的氨解亦得酰胺酰鹵、酸酐、酯的氨解亦得酰胺（三）乙二酸及丙二酸類的脫羧反應(yīng)三）乙二酸及丙二酸類的脫羧反應(yīng)脫羧反應(yīng)：羧酸失去羧基

15、放出脫羧反應(yīng)：羧酸失去羧基放出CO2的反應(yīng)的反應(yīng)COOHCOOHHCOOH + CO2160 180 oCH2CCOOHCOOHCO2140 160 oC CH3COOH +單純的羧酸不易脫羧，但當(dāng)單純的羧酸不易脫羧，但當(dāng)-位上位上含有含有吸電子的基團時易脫羧。吸電子基團吸吸電子的基團時易脫羧。吸電子基團吸電子能力越強，越易脫羧。電子能力越強，越易脫羧。CCl3COOHCl3CH+CO2（三）乙二酸及丙二酸類的脫羧反應(yīng)三）乙二酸及丙二酸類的脫羧反應(yīng)脫羧反應(yīng)：羧酸失去羧基放出脫羧反應(yīng)：羧酸失去羧基放出CO2的反應(yīng)的反應(yīng)羧酸的羧酸的-碳上碳上含有吸電子基團時也易脫羧。含有吸電子基團時也易脫羧。C

16、CH H2 2C CO OO OH HY Y C CH H3 3+ +C CO O2 2Y YY YR RC CO O, , H HO OC CO O, , C CN N , , N NO O2 2, , A Ar r（三）乙二酸及丙二酸類的脫羧反應(yīng)三）乙二酸及丙二酸類的脫羧反應(yīng)脫羧反應(yīng)：羧酸失去羧基放出脫羧反應(yīng)：羧酸失去羧基放出CO2的反應(yīng)的反應(yīng)H（四）重要的羧酸（四）重要的羧酸1. 甲酸甲酸 H-CO-OH羧基羧基醛基醛基2. 草酸草酸COOHCOOH紫紅色褪色+CO2KMnO4 / H+第二節(jié)第二節(jié) 取代羧酸取代羧酸取代羧酸取代羧酸：羧酸分子中烴基上的氫原子被其：羧酸分子中烴基上的氫原子

17、被其 它原子或原子團取代后的化合物它原子或原子團取代后的化合物 鹵代羧酸鹵代羧酸Cl-CH2COOH羥基酸羥基酸醇酸醇酸酚酸酚酸OHCH3-CH-COOH-COOH-OH羰基酸羰基酸CH3-C-COOHO氨基酸氨基酸NH2CH3-CH-COOH一、羥基酸一、羥基酸 Hydroxy acid（一）（一） 命名命名1. 俗名俗名2. 系統(tǒng)命名系統(tǒng)命名原則：原則：羧酸為母體，羥基為取代基。羧酸為母體，羥基為取代基。OHCH3-CH-COOH2( )-羥基丙酸羥基丙酸（乳酸）乳酸）CH2-COOHHO-CH-COOH羥基丁二酸羥基丁二酸（蘋果酸）（蘋果酸）一、羥基酸一、羥基酸 Hydroxy acid

18、2. 系統(tǒng)命名系統(tǒng)命名HO-CH-COOHHO-CH-COOH2.3-二羥基丁二酸二羥基丁二酸（酒石酸）（酒石酸）CH2-COOHHO-CH-COOHCH2-COOH3-羧基羧基-3-羥基戊二酸羥基戊二酸（檸檬酸）（檸檬酸）-COOHHO-HOHO-3.4.5-三羥基苯甲酸三羥基苯甲酸-COOH-OH鄰鄰-羥基苯甲酸羥基苯甲酸（二）羥基酸的化學(xué)性質(zhì)（二）羥基酸的化學(xué)性質(zhì)具有醇或酚、羧酸的通性具有醇或酚、羧酸的通性1. 酸性酸性 一般醇酸的酸性強于相應(yīng)的羧酸一般醇酸的酸性強于相應(yīng)的羧酸 羥基離羧基越近，酸性增加越大羥基離羧基越近，酸性增加越大醇 酸 （ -I 效 用 ）CH3CH2COOH CH

19、3COOH 4.88 4.76 HO-CH2CH2COOH CH3-CH-COOH 4.51 3.87 HO-CH2COOH 3.83酚酸的酸性強弱次序：酚酸的酸性強弱次序：1. 酸性酸性為什么鄰羥基苯甲酸的酸性最強？為什么鄰羥基苯甲酸的酸性最強？鄰位效應(yīng)：鄰位效應(yīng)：空間效應(yīng)空間效應(yīng) 削弱削弱共軛效應(yīng)共軛效應(yīng)COO-HH（二）羥基酸的化學(xué)性質(zhì)（二）羥基酸的化學(xué)性質(zhì)由于空間擁擠，苯環(huán)與由于空間擁擠，苯環(huán)與羧基不能很好地共平面，羧基不能很好地共平面，削弱了苯環(huán)上電子向羧基削弱了苯環(huán)上電子向羧基轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)移。氫鍵形成氫鍵形成 增強羧基中氫氧鍵的極性增強羧基中氫氧鍵的極性1. 酸性酸性為什么鄰羥基苯甲酸

20、的酸性最強？為什么鄰羥基苯甲酸的酸性最強？（二）羥基酸的化學(xué)性質(zhì)（二）羥基酸的化學(xué)性質(zhì)CHOO-HCHOO-H+ H+-COOHOHCOOHOHCHOOOH 分子內(nèi)氫鍵、鄰位效應(yīng)分子內(nèi)氫鍵、鄰位效應(yīng) 吸電子誘導(dǎo)吸電子誘導(dǎo) 給電子給電子p-共軛共軛 2.氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)OH-CH- O O-C-HOCH2COOH稀 HNO3OHC-COOH稀 HNO3HOOC-COOHOHCH3-CH-CH2COOHOCH3-C-CH2COOH稀 HNO3（二）羥基酸的化學(xué)性質(zhì)（二）羥基酸的化學(xué)性質(zhì)2.氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)OHR-CH-COOHOR-C-COOHTollens試 劑+ Ag 應(yīng)用：應(yīng)用： 鑒別鑒別

21、-醇酸醇酸（二）羥基酸的化學(xué)性質(zhì)（二）羥基酸的化學(xué)性質(zhì)3. 醇酸的脫水反應(yīng)醇酸的脫水反應(yīng) -醇酸醇酸 交酯（交酯（Lactide）（二）羥基酸的化學(xué)性質(zhì)（二）羥基酸的化學(xué)性質(zhì)COOHCH3CHOHCOHOCHCH3OHCOOCH3CH 2 H2OCOOCHCH3-羥基丙羥基丙酸酸丙交酯丙交酯交酯在酸或堿存在下易水解成原來的醇酸。交酯在酸或堿存在下易水解成原來的醇酸。 3. 醇酸的脫水反應(yīng)醇酸的脫水反應(yīng) - 醇酸醇酸 . - 不飽和酸不飽和酸（二）羥基酸的化學(xué)性質(zhì)（二）羥基酸的化學(xué)性質(zhì)CH3-CH-CH-COOHOH HCH3-CH=CH-COOH+ H2O ； - 醇酸醇酸 內(nèi)酯（內(nèi)酯（lac

22、tone）+ H2OCH2-CH2-O-HCH2-COHOO=O- 丁內(nèi)酯丁內(nèi)酯 - 羥基丁酸羥基丁酸 由于由于- 醇酸室溫即失水成內(nèi)酯，游醇酸室溫即失水成內(nèi)酯，游離的離的- 醇酸很難存在，通常以醇酸很難存在，通常以- 醇酸鹽醇酸鹽的形式保存：的形式保存：O O+ NaOHHOCH2CH2CH2COONa- 羥基丁酸鈉羥基丁酸鈉- 羥基丁酸鈉有麻醉作用，用于手術(shù)羥基丁酸鈉有麻醉作用，用于手術(shù)有蘇醒快的優(yōu)點。有蘇醒快的優(yōu)點。3. 醇酸的脫水反應(yīng)醇酸的脫水反應(yīng)（二）羥基酸的化學(xué)性質(zhì)（二）羥基酸的化學(xué)性質(zhì)CH2CH2CH2COOHCH2OHOO12345 -羥基戊酸羥基戊酸 -戊內(nèi)酯戊內(nèi)酯(1,5-

23、戊內(nèi)酯戊內(nèi)酯) ； - 醇酸醇酸 內(nèi)酯（內(nèi)酯（lactone）-戊內(nèi)酯易開環(huán)戊內(nèi)酯易開環(huán), 常溫可水解常溫可水解, 生成生成-羥基戊酸羥基戊酸（二）羥基酸的化學(xué)性質(zhì)（二）羥基酸的化學(xué)性質(zhì)4. 酚酸的脫羧反應(yīng)酚酸的脫羧反應(yīng)-COOH-OH200 220 oC-OH+CO2-COOHOH200 oCHO-HO-HO-HO-OH+CO2 o-或或p-羥基苯甲酸羥基苯甲酸加熱到熔點以上時發(fā)生脫羧加熱到熔點以上時發(fā)生脫羧 二、酮二、酮 酸酸（一）酮酸的命名（一）酮酸的命名原則：以羧酸為母體，酮基為取代基原則：以羧酸為母體，酮基為取代基CH3-C-COOH=O -丙酮酸丙酮酸Pyruvic acidHOO

24、C-C-CH2COOH=OBuyanone diacid丁丁酮二酸（草酰乙酸）酮二酸（草酰乙酸）（二）（二） 酮酸的性質(zhì)酮酸的性質(zhì) 酸性酸性酮酸的酸性強于相應(yīng)的醇酸酮酸的酸性強于相應(yīng)的醇酸CH3-C-COOHOOHCH3-C-CH2COOHOCH3-CH-COOHHO-CH2CH2COOHCH3CH2COOHpKa2.493.513.864.514.88pKapKa具有羰基和羧基的共性具有羰基和羧基的共性 酮酸的性質(zhì)酮酸的性質(zhì) 脫羧反應(yīng)脫羧反應(yīng)CH3-C-COOHO150 oC+ CO2稀 H2SO4CH3CHOCH3-C-CH2COOHOCH3-C-CH3O微 熱+CO2 - 酮酸只能低溫保

25、存酮酸只能低溫保存酮式分解酮式分解為什么為什么 - 酮酸易脫羧酮酸易脫羧？C=OOCROHC=OOCROH R-C-CH3OOHC CH2R-CO2烯 醇 式酮 式 酮酸的性質(zhì)酮酸的性質(zhì) 脫羧反應(yīng)脫羧反應(yīng) 酮酸的性質(zhì)酮酸的性質(zhì) 脫羧反應(yīng)脫羧反應(yīng) - 酮酸的酸式分解酮酸的酸式分解CH3CH2CCH2COOH=O+NaOHCH3CH2COONa + CH3COONa 問題問題 試寫出草酰琥珀酸在體內(nèi)代謝產(chǎn)試寫出草酰琥珀酸在體內(nèi)代謝產(chǎn) 生琥珀酸的過程：生琥珀酸的過程：CHOOCCHCH2COOHCOOHO脫羧酶HOOC C CH2CH2COOHO脫羧酶HCOCH2CH2COOH氧化酶 HOOCCH2

26、CH2COOHCO2HOOCOCOOHHOOCO 酮體酮體 丙酮、丙酮、 -丁酮酸、丁酮酸、 -羥基丁酸羥基丁酸的合稱的合稱CH3-C-CH2COOHOH+還原酶CH3-CH-CH2COOHOH脫羧酶CH3-C-CH3O+CO2 正常人血液中正常人血液中酮體酮體含量低于含量低于10mg.L-1 酮酸的性質(zhì)酮酸的性質(zhì)P 158-15911-3 （1）（）（2） （3） （4）11-511-611-9第十七章第十七章第十七章Amino acid蛋白質(zhì)蛋白質(zhì): :細(xì)胞重要組份，涉及一切生命過程細(xì)胞重要組份，涉及一切生命過程沒有蛋白質(zhì)就沒有生命沒有蛋白質(zhì)就沒有生命蛋白質(zhì)蛋白質(zhì): : 氨基酸氨基酸通過通

27、過肽鍵肽鍵組成的多肽鏈在組成的多肽鏈在空間盤繞折疊而成空間盤繞折疊而成氨基酸的種類、數(shù)目及排列順序的差異氨基酸的種類、數(shù)目及排列順序的差異- -導(dǎo)致種類繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、生物功能各導(dǎo)致種類繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、生物功能各異的蛋白質(zhì)異的蛋白質(zhì)-呈現(xiàn)生命現(xiàn)象的多樣性呈現(xiàn)生命現(xiàn)象的多樣性一、氨基酸的分類、命名和結(jié)構(gòu)一、氨基酸的分類、命名和結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)H2OH+ 、OH、酶 - 氨基酸氨基酸通式R-CH-COOHNH2 氨基酸氨基酸(Amino Acid)是分子內(nèi)同時含有是分子內(nèi)同時含有氨基和羧基的化合物氨基和羧基的化合物。根據(jù)氨基和羧基的。根據(jù)氨基和羧基的相對位置相對位置, 有有、-氨基酸等。氨基酸等。 氨基

28、酸在生理氨基酸在生理pH情況下情況下, ,羧基幾乎全羧基幾乎全部以部以- -COO-形式存在形式存在, ,大多氨基主要以大多氨基主要以-NH3+形式存在形式存在固態(tài)氨基酸結(jié)構(gòu)形式是偶極離子固態(tài)氨基酸結(jié)構(gòu)形式是偶極離子CHCOO-RNH3+一、氨基酸的分類、命名和結(jié)構(gòu)一、氨基酸的分類、命名和結(jié)構(gòu)一、氨基酸的結(jié)構(gòu)、分類和命名一、氨基酸的結(jié)構(gòu)、分類和命名1.分類分類 按烴基種類按烴基種類脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸芳香族氨基酸芳香族氨基酸雜環(huán)氨基酸雜環(huán)氨基酸生理生理pH條件下條件下,按按R極性及所帶電荷極性及所帶電荷:R非極性或疏水性非極性或疏水性R有極性但有極性但不帶電荷不帶電荷R帶帶負(fù)電荷負(fù)電荷的氨

29、基酸的氨基酸R帶帶正電荷正電荷的氨基酸的氨基酸中性氨基酸中性氨基酸酸性氨基酸酸性氨基酸堿性氨基酸堿性氨基酸一、氨基酸的結(jié)構(gòu)、分類和命名一、氨基酸的結(jié)構(gòu)、分類和命名2.命名命名 俗名（常用）俗名（常用） 系統(tǒng)命名系統(tǒng)命名羧酸為母體，氨基為取代羧酸為母體，氨基為取代 基基表表17-1 20種常見氨基酸種常見氨基酸一、氨基酸的結(jié)構(gòu)、分類和命名一、氨基酸的結(jié)構(gòu)、分類和命名3.結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)生物體內(nèi)生物體內(nèi)氨基酸氨基酸特點特點:均為均為 - 氨基酸氨基酸通式R-CH-COOHNH2NHCOOHH脯氨酸脯氨酸( -亞氨基酸亞氨基酸) 除甘氨酸外除甘氨酸外, 其它其它19種氨基酸種氨基酸 -C都為都為*C, 存在

30、存在一對對映體一對對映體:H2NHCRCO2HNH2HCRCO2HH2NHCRCO2HNH2HCRCO2HCHH3NCOO-R+CNH3HCOO-R+除甘氨酸外，均具有旋光性，均為除甘氨酸外，均具有旋光性，均為L構(gòu)型構(gòu)型18種氨基酸的絕對構(gòu)型為種氨基酸的絕對構(gòu)型為 S-構(gòu)型構(gòu)型 只有只有1種種半胱氨酸半胱氨酸：為：為R-構(gòu)型構(gòu)型 NHNH2 2H HR RCOCO2 2H HC CNHNH2 2H HR RCOCO2 2H HC CCH2- -COOH二、營養(yǎng)必須氨基酸二、營養(yǎng)必須氨基酸 營養(yǎng)必須氨基酸營養(yǎng)必須氨基酸 在人體內(nèi)不能合在人體內(nèi)不能合成或合成數(shù)量不足，必需由食物蛋白質(zhì)成或合成數(shù)量不

31、足，必需由食物蛋白質(zhì)補充才能維持機體正常生長發(fā)育的氨基補充才能維持機體正常生長發(fā)育的氨基酸。酸。 含有營養(yǎng)必須氨基酸數(shù)量多的蛋白含有營養(yǎng)必須氨基酸數(shù)量多的蛋白質(zhì)，其營養(yǎng)價值則高質(zhì)，其營養(yǎng)價值則高表17-2 人體對必需氨基酸的需要量氨基酸需要量（每日mg/kg體重）嬰幼兒（46個月） 兒童（10 12歲） 成人1231610816124444222228422825992114149681358392賴氨酸色氨酸苯丙氨酸甲硫(蛋) 氨酸蘇氨酸亮氨酸異亮氨酸纈氨酸三、氨基酸的性質(zhì)三、氨基酸的性質(zhì)（一）物理性質(zhì)（一）物理性質(zhì) 晶體，熔點高；易分解晶體，熔點高；易分解 多數(shù)難溶于有機溶劑多數(shù)難溶于有機

32、溶劑 易溶于強堿、強酸溶液易溶于強堿、強酸溶液 在水中溶解度各異在水中溶解度各異三、氨基酸的性質(zhì)三、氨基酸的性質(zhì)（二）化學(xué)性質(zhì)（二）化學(xué)性質(zhì)1. 兩性電離和等電點兩性電離和等電點H2NCH CROHOH3+NCH CRO-O內(nèi)鹽（兩性離子） -COOH平均平均pKa約為約為2.2 -NH3+平均平均pKa約為約為9.41. 兩性電離和等電點兩性電離和等電點（二）化學(xué)性質(zhì)（二）化學(xué)性質(zhì)（1）等電點）等電點（Isoelestric point）：）：氨基酸處于正負(fù)電荷量相等的等電狀態(tài)氨基酸處于正負(fù)電荷量相等的等電狀態(tài)時溶液的時溶液的pH值。值。H3+N CH CRO-O兩性離子pH = pI1.

33、兩性電離和等電點兩性電離和等電點（1）等電點）等電點（Isoelestric point）：）：特點：特點： 等電點時，氨基酸本身的凈電荷為零等電點時，氨基酸本身的凈電荷為零 在電場中不移動在電場中不移動 由于不同氨基酸的由于不同氨基酸的 -COOH的的pKa和和 -NH3+ 的的pKa不同，所以其不同，所以其pI值也不同。值也不同。通常：酸性氨基酸通常：酸性氨基酸 pI4 中性氨基酸中性氨基酸 pI 7 堿性堿性pI 7問題：氨基酸在等電點時凈電荷為零。問題：氨基酸在等電點時凈電荷為零。 那么，當(dāng)溶液那么，當(dāng)溶液pH pI 或或pH pI 時氨基酸帶什么電？時氨基酸帶什么電？OH-H3+N

34、CH CRO-O兩性離子pH = pIpHpIH3+ +N-CH-C-O - -OR陽離子陽離子H+陰離子陰離子H3+ +N-CH-C-O - -ORpH pI2CNH3+RCOOHHCNH3+RCOO-HCNH2RCOO-HOH-H+OH-H+ 在水溶液中氨基酸以陽離子、陰離子在水溶液中氨基酸以陽離子、陰離子和偶極離子三種形式存在，它們之間形成和偶極離子三種形式存在，它們之間形成一動態(tài)平衡。一動態(tài)平衡。鄧健 制作 張魯雁 審校89人民衛(wèi)生電子音像出版社90在電泳儀中分離氨基酸在電泳儀中分離氨基酸 pH6.0 2. 氨基酸的脫羧反應(yīng)氨基酸的脫羧反應(yīng)H3+N CH CRO-OBa(OH)2R-C

35、H2-NH2 + CO2+ CO2NH2H2N-(CH2)5-NH2Lys尸胺H2N-(CH2)4CH-COOH（二）化學(xué)性質(zhì)（二）化學(xué)性質(zhì)H3+NCH CCH2O-O脫羧酶+ CO2NHNCH2CH2-NH2NNHis組胺2. 氨基酸的脫羧反應(yīng)氨基酸的脫羧反應(yīng)（二）化學(xué)性質(zhì)（二）化學(xué)性質(zhì)3. 與亞硝酸反應(yīng)與亞硝酸反應(yīng)H3+N CH CROO+ HNO2R-CH-COOHOH+ N2 + H2O定量測定反應(yīng)中放出定量測定反應(yīng)中放出N2的體積，可計算出的體積，可計算出氨基酸的含量氨基酸的含量VanSlyKe 氨基氮測定法氨基氮測定法（二）化學(xué)性質(zhì)（二）化學(xué)性質(zhì)4. 顯色反應(yīng)顯色反應(yīng)（1）與水合茚

36、三酮反應(yīng)）與水合茚三酮反應(yīng)OOOHOHH3N+-CH-COOROHHOOON=RCHO + CO2 + 3H2O藍(lán)紫色(羅曼紫)茚三酮（二）化學(xué)性質(zhì)（二）化學(xué)性質(zhì)4. 顯色反應(yīng)顯色反應(yīng)（2）與丹酰氯反應(yīng)）與丹酰氯反應(yīng)H3N+-CH-COORN(CH3)2SO2-NH-CH-COOHN(CH3)2SO2ClRHCl黃色熒光DNS-Cl 微量氨基酸的定量分析微量氨基酸的定量分析 和多肽的和多肽的N-端氨基分析端氨基分析（二）化學(xué)性質(zhì)（二）化學(xué)性質(zhì)（3）與）與2，4-二硝基氟苯反應(yīng)二硝基氟苯反應(yīng)-桑格桑格(Sangers)試劑試劑 氨基酸的一級氨基與氨基酸的一級氨基與2，4-二硝基氟苯二硝基氟苯(D

37、NFB)作用產(chǎn)生黃色的產(chǎn)物為作用產(chǎn)生黃色的產(chǎn)物為2，4-二硝二硝基苯基衍生物或基苯基衍生物或DNP-氨基酸：氨基酸：NO2NO2F H2NCHCOOH NO2NO2NHCHCOOH + HFRRDNP-氨基酸（黃色）氨基酸（黃色） 多肽和蛋白質(zhì)具有游離的氨基多肽和蛋白質(zhì)具有游離的氨基(-NH2)，也能與，也能與DNFB（桑格試劑）反應(yīng)（桑格試劑）反應(yīng)產(chǎn)生黃色的產(chǎn)生黃色的DNP-衍生物。衍生物。 2，4-二硝基二硝基氟苯法于氟苯法于1945年由英國劍橋大學(xué)桑格年由英國劍橋大學(xué)桑格(Sanger)所提出，所提出，1952年他領(lǐng)導(dǎo)的一個年他領(lǐng)導(dǎo)的一個小組用此方法把胰島素小組用此方法把胰島素51個氨基酸殘基個氨基酸殘基的順序一個個排列出來了，并因此在的順序一個個排列出來了，并因此在1958年獲得諾貝爾獎。年獲得諾貝爾獎。P 158-15911-3 （1）（）（2） （3） （4）11-511-611-9P 248-24917-617-9H