Φαινυλαλανίνη

Φαινυλαλανίνη
Γενικά
Όνομα IUPAC	2-αμινο-3-φαινυλοπροπανικό οξύ
Άλλες ονομασίες	Φαινυλαλανίνη
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	C9H11NO2
Μοριακή μάζα	165,19 amu
Σύντομος; συντακτικός τύπος	PhCH2CH(NH2)COOH
Συντομογραφίες	phe, F
Αριθμός CAS	150-30-1 (DL); 63-91-2 (L)
SMILES	O=C(O)C(N)Cc1ccccc1
InChI	1S/C9H11NO2/c10-8(9(11)12)6-7-4-2-1-3-5-7/h1-5,8H,6,10H2,(H,11,12)/t8-/m0/s1 Y
Αριθμός EINECS	206-126-4
Αριθμός UN	8P946UF12S
PubChem CID	994
ChemSpider ID	5910
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης	πλήθος
Οπτικά ισομερή	2
Φυσικές ιδιότητες
Εμφάνιση	λευκό κρυσταλλικό στερεό
Χημικές ιδιότητες
pKa	1,83 (COOH); 9,13 (NH2)
pI	5,48
	Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Η φαινυλαλανίνη (διεθνείς συντομογραφίες: Phe και F^[2]) είναι ένα από τα α-αμινοξέα με σύντομο συντακτικό τύπο PhCH₂CH(NH₂)COOH. Κανονικά, η ονομασία κατά IUPAC θα ήταν: 2-αμινο-3-φαινυλοπροπανικό οξύ, αλλά το φαινυλαλανίνη αποτελεί επίσης αποδεκτή ονομασία από την IUPAC. Το L-στερεοϊσομερές της είναι ένα από τα 20 πρωτεϊνογόνα αμινοξέα (δηλ. δομικές μονάδες των πρωτεϊνών) και παρουσιάζει S διαμόρφωση ως προς τον α-άνθρακα. Είναι ταξινομημένο ως μη πολικό (ή υδρόφοβο) αμινοξύ (αφού R = PhCH₂ - μη πολικό = υδρόφοβο). Ανήκει στην κατηγορία των απαραίτητων αμινοξέων που όμως δεν συνθέτει ο ανθρώπινος οργανισμός. Η φαινυλαλανίνη αποτελεί συστατικό όλων σχεδόν των πρωτεϊνών στα οποία όμως απαντάται σε μικροποσότητες (1,4-5,1%).

Η ανικανότητα μεταβολισμού της φαινυλαλανίνης σε τυροσίνη αποτελεί μια οργανική γενετική πάθηση που ονομάζεται φαινυλοκετονουρία. Οι πάσχοντες από αυτήν τη διαταραχή πρέπει να «αποφεύγουν» τη λήψη της και να μην καταναλώνουν τρόφιμα που την περιέχουν έστω και έμμεσα όπως είναι ασπαρτάμη.^[3]
. Επίσης η μεγαλύτερη από τη ανώτερη επιτρεπόμενη φυσιολογική συγκέντρωση στο αίμα αποτελεί επίσης και αυτή διαταραχή που φέρει το όνομα υπερφαινυλαλανιναιμία. Αυτή η διαταραχή παρουσιάζεται συνήθως στις έγκυες γυναίκες, κατά την περίοδο της κύησης μετά την οποία και αποκαθίσταται.

Σπουδαίος επίσης είναι ο ρόλος της φαινυλαλανίνης ως βιολογικός ρυθμιστής εκ της μετατροπής της σε άλλα σπουδαία του οργανισμού αμινοξέα όπως είναι η ντοπαμίνη, η νοραντοπαπίνη, η επινεφρίνη, η μελανίνη κ.ά.

Η φαινυλαλανίνη βρίσκεται φυσιολογικά στο γάλα των θηλαστικών. Χρησιμοποιείται για την παραγωγή τροφών και αναψυκτικών, ενώ πωλείται και ως ένα διατροφικό πρόσθετο για τα φημισμένα αναλγητικά και αντικαταθλιπτικά αποτελέσματά της. Είναι ένας άμεσος πρόδρομος για το νευροδιαβιβαστή φαινυλαιθυλαμίνη, που επίσης είναι συνηθισμένο συμπλήρωμα διατροφής.

Στον γενετικό κώδικα συναντάται με τις τριπλέτες UUU και UUC. Πω

Ισομέρεια

Με βάση το χημικό τύπο της, C₃H₇NO₂, έχει τουλάχιστον τα ακόλουθα 3 ισομερή θέσης:

Βενζοκαΐνη
Εθενζαμίδιο
Μεθυλενοδιοξυφαινεθυλαμίνη

D- και DL- φαινυλαλανίνη

Η D-φαινυλαλανίνη (DPA, D-PhenylAlanine) μπορεί να παραχθεί με συμβατική οργανική σύνθεση είτε ως μοναδικό εναντιομερές^[4] είτε ως ρακεμικό μίγμα^[5]. Όμως γενικά δε μετέχει στη βιοσύνθεση πρωτεϊνών, αν και έχουν βρεθεί μερικές με μικρά ποσοστά, ειδικότερα όμως αυτές που θεωρούνται «γηρασμένες» ή πρόκειται για πρωτεΐνες επεξεργασμένων τροφών. Γενικότερα, οι βιοχημικές λειτουργίες των D-αμινοξέων προς το παρόν δεν είναι ξεκαθαρισμένες, αλλά είναι γνωστό ότι η D-φαινυλαλανίνη έχει φαρμακολογική δράση.

Η DL-φαινυλαλανίνη (DLPA, DL-PhenylAlanine, δηλαδή το ρακεμικό μίγμα φαινυλαλανίνης) πωλείται ως συμπλήρωμα διατροφής για την υποτιθέμενη αναλγητική και αντικαταθληπτική δράση της.

Ιστορία

Η τριπλέτα UUU για τη φαιυλαλανίνη πρωτοανακαλύφθηκε από τους J. Heinrich Matthaei και Marshall W. Nirenberg το 1961. Απέδειξαν ότι χρησιμοποιώντας m-RNA για να προσθέσουν πολλαπλά μόρια ουρακίλης επαναλαμβανόμενα μέσα στο γονιδίωμα του βακτηρίου E. coli, το βακτήριο παράγει πολυπεπτίδια πολυφαινυλαλανίνης (δηλαδή με επαναλαμβανόμενη μόνο τη φαινυλαλανίνη). Η ανακάλυψη αυτή βοήθησε στην κατανόηση της φύσης της άμεσης σχέσης μεταξύ των γονιδιωμάτων νουκλεϊκών οξέων και παραγωγής πρωτεϊνών και άλλων πολυπεπτιδίων στα ζωντανά κύτταρα.Επίσης αντιστοιχεί στην τριπλέτα UUC.

Δομή

Δεσμός	τύπος δεσμού	ηλεκτρονική δομή	Μήκος δεσμού	Ιονισμός
Δεσμοί^[6]
C_#1'-#6'-H	σ	2sp²-1s	106 pm	3% C^- H⁺
C_#2-#3-H	σ	2sp³-1s	109 pm	3% C^- H⁺
C_#1'-C_#2'	σ	2sp²-2sp²	147 pm
C_#2'-C_#3'	σ	2sp²-2sp²	147 pm
C_#3'-C_#4'	σ	2sp²-2sp²	147 pm
C_#4'-C_#5'	σ	2sp²-2sp²	147 pm
C_#6-C_#1'	σ	2sp²-2sp²	147 pm
C_#1...C_#6'	π^[7]	2p-2p	147 pm
C_#3-C_#1'	σ	2sp³-2sp²	151 pm
C_#3-C_#2	σ	2sp³-2sp³	154 pm
C_#2-C_#1	σ	2sp³-2sp²	151 pm
C-N	σ	2sp³-2sp³	152 pm	6% C⁺ Ν^-
Ν-H	σ	2sp³-1s	101,7 pm	17% N^- H⁺
C=O	σ	2sp²-2sp²	132 pm	19% C⁺ O^-
	π	2p-2p
C-O	σ	2sp²-2sp³	147 pm	19% C⁺ O^-
O-H	σ	2sp³-1s	96 pm	32% O^- H⁺
Κατανομή φορτίων σε ουδέτερο μόριο
-O	-0,51
-N	-0,40
=O	-0,38
C_#3	-0,06
C_#2'-#6'	-0,03
C_#1'	0,00
C_#2	+0,03
H(CH)	+0,03
H(NH₂)	+0,17
H(OH)	+0,32
C_#1	+0,57

Παραγωγή φαινυλαλανίνης

Απαιτείται ρύθμιση του pH στο pI = 5,48 για να επιτευχθεί η κρυστάλλωσή της σε καθαρή μορφή.

Από 2-αλο-3-φαινυλοπροπανικό οξύ

1.. Με επίδραση αμμωνίας^[8]:

$\mathrm {PhCH_{2}CHXCOOH+2NH_{3}{\xrightarrow {}}PhCH_{2}CH(NH_{2})COOH+NH_{4}X}$

2. Μέσω οργανομαγνησιακών ενώσεων και αλαμίνης με εστεροποίηση για «προστασία»^[9] της καρβοξυλομάδας^[10]:

$\mathrm {PhCH_{2}CHXCOOH+ROH{\stackrel {-H_{2}O}{\overrightarrow {\longleftarrow }}}PhCH_{2}CHXCOOR{\xrightarrow[{|Et_{2}O|}]{+Mg}}PhCH_{2}CH(MgX)COOR{\xrightarrow[{-MgX_{2}}]{+NH_{2}X}}PhCH_{2}CH(NH_{2})COOR{\stackrel {+H_{2}O}{\overrightarrow {\longleftarrow }}}PhCH_{2}CH(NH_{2})COOH+ROH}$

3. Με φθαλιμιδικό κάλιο (σύνθεση Gabriel)^[11]:

$\mathrm {+PhCH_{2}CHXCOOH{\xrightarrow[{+2H_{2}O}]{-KBr}}PhCH_{2}CH(NH_{2})COOH+}$

Αντίδραση Stracker

Με επίδραση υδροκυανίου (HCN) και αμμωνίας (NH₃) σε φαινυλαιθανάλη (PhCH₂CHO)^[12]:

$\mathrm {PhCH_{2}CHO+HCN+NH_{3}{\xrightarrow {-H_{2}O}}PhCH_{2}CH(NH_{2})CN{\xrightarrow {+2H_{2}O}}PhCH_{2}CH(NH_{2})COOH+NH_{3}}$

Με αναγωγική αμμωνίωση 2-οξο-3-φαινυλοπροπανικού οξέος

Με αναγωγική αμμωνίωση 2-οξο-3-φαινυλοπροπανικού οξέος^[13]::

$\mathrm {PhCH_{2}COCOOH+2NH_{3}{\xrightarrow {-H_{2}O}}PhCH_{2}C(=NH)COONH_{4}{\xrightarrow[{Ni}]{+H_{2}}}PhCH_{2}CH(NH_{2})COONH_{4}{\xrightarrow {+HCl}}PhCH_{2}CH(NH_{2})COOH+NH_{4}Cl}$

Με αναγωγή 2-νιτρο-3-φαινυλοπροπανικού οξέος

Από 2-νιτρο-3-φαινυλοπροπανικό οξύ με αναγωγή^[14]:

$\mathrm {PhCH_{2}CH(NO_{2})COOH+2Fe+6HCl{\xrightarrow {}}PhCH_{2}CH(NH_{2})COOH+2FeCl_{3}+2H_{2}O}$

Το 2-νιτρο-3-φαινυλοπροπανικό οξύ παράγεται από 2-αλο-3-φαινυλοπροπανικό οξύ:

$\mathrm {PhCH_{2}CHXCOOH+AgNO_{2}{\xrightarrow {}}PhCH_{2}CH(NO_{2})COOH+AgX\downarrow }$

Από μεθυλομηλονικό οξύ

Από (φαινυλομεθυλο)μηλονικό οξύ με μετροπή σε μονοαμίδιο και αποικοδόμηση-μετάθεση Hofmann^[15]:

$\mathrm {HOOCCH(CH_{2}Ph)COOH+ROH{\xrightarrow {}}HOOCCH(CH_{2}Ph)COOR+H_{2}O}$
$\mathrm {HOOCCH(CH_{2}Ph)COOR+SOCl_{2}{\xrightarrow {}}ClOCCH(CH_{2}Ph)COOR+SO_{2}+HCl}$
$\mathrm {ClOCCH(CH_{2}Ph)COOR+NH_{3}{\xrightarrow {}}H_{2}NOCCH(CH_{2}Ph)COOR+HCl}$
$\mathrm {H_{2}NOCCH(CH_{2}Ph)COOR+KBrO{\xrightarrow {}}PhCH_{2}CH(NH_{2})COOR+KBr+CO_{2}}$
$\mathrm {PhCH_{2}CH(NH_{2})COOR+H_{2}O{\xrightarrow {}}PhCH_{2}CH(NH_{2})COOH+ROH}$

Από 2-αμινο-3-φαινυλοπροπανονιτρίλιο

Από 2-αμινο-3-φαιυνυλοπροπανονιτρίλιο με υδρόλυση:

$\mathrm {PhCH_{2}CH(NH_{2})CN+2H_{2}O{\xrightarrow {}}PhCH_{2}CH(NH_{2})COOH+NH_{3}}$

To 2-αμινο-3-φαιυνυλοπροπανονιτρίλιο παράγεται από φαινυλαιθανάλη με επίδραση χλωριούχου αμμωνίου και κυανιούχου νατρίου^[16]

$\mathrm {PhCH_{2}CHO+NH_{4}Cl+NaCN{\xrightarrow {}}PhCH_{2}CH(NH_{2})CN+H_{2}O+NaCl}$

Από βενζόλιο με αλκυλίωση τύπου Friedel-Crafts

Από το βενζόλιο και 3-αλο-2-αμινοπροπανικό οξύ με αλκυλίωση τύπου Friedel-Crafts:

$\mathrm {PhH+XCH_{2}CH(NH_{2})COOH{\xrightarrow {AlX_{3}}}PhCH_{2}CH(NH_{2})COOH+HX}$

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα

Αμφολυτική αυμπεριφορά

1. Η πιο χαρακτηριστική είναι η αμφολυτική διάστασή της:

$\mathrm {PhCH_{2}CH(NH_{2})COO^{-}{\begin{matrix}+H^{+}\\{\overrightarrow {\longleftarrow }}\\\;\end{matrix}}{\begin{Bmatrix}PhCH_{2}CH(NH_{2})COOH\\\uparrow \downarrow \\PhCH_{2}CH(NH_{3}^{+})COO^{-}\end{Bmatrix}}{\begin{matrix}+H^{+}\\{\overrightarrow {\longleftarrow }}\\\;\end{matrix}}PhCH_{2}CH(NH_{3}^{+})COOH}$

Η κεντρική πάνω κατάσταση ισχύει για αδιάλυτη (ή διαλυτή σε απρωτικούς διαλύτες) αλανίνη.
Σε υδατικά διαλύματα:

Για pH<pK₁ ιονίζεται η αμινομάδα (δεξιά).
Για pH=pI ιονίζονται και η αμινομάδα και η καρβοξυλομάδα (κένρο κάτω).
Για pH>pK₂ ιονίζεται μόνο η καρβοξυλομάδα (αριστερά).

2. Παραγωγή αλάτων με οξέα και βάσεις. Π.χ.:

$\mathrm {PhCH_{2}CH(NH_{2})COOH+HCl{\xrightarrow {}}PhCH_{2}CH(NH_{3}Cl)COOH}$
και
$\mathrm {PhCH_{2}CH(NH_{2})COOH+NaOH{\xrightarrow {}}PhCH_{2}CH(NH_{2})COONa+H_{2}O}$

Εστεροποίηση

Αντιδρά με αλκοόλες σχηματίζοντας αμινεστέρες. Αποτελεί και μέθοδο «προστασίας»^[17] της καρβοξυλομάδας.

$\mathrm {PhCH_{2}CH(NH_{2})COOH+ROH{\overrightarrow {\longleftarrow }}PhCH_{2}CH(NH_{2})COOR+H_{2}O}$

Αλκυλίωση

Με επίδραση αλκυλαλογονιδίων σχηματίζονται δευτεροταγή αμινοξέα:

$\mathrm {PhCH_{2}CH(NH_{2})COOH+RX{\xrightarrow {}}RNHCH(CH_{2}Ph)COOH+HX}$

Ακυλίωση

Με επίδραση ακυλαλογονιδίων σχηματίζονται δευτεροταγή αμιδοξέα. Αποτελεί και μέθοδο «προστασίας»^[17] της αμινομάδας, αφού τα αμίδια υδρολύονται.

$\mathrm {PhCH_{2}CH(NH_{2})COOH+RCOX{\xrightarrow {}}RCONHCH(CH_{2}Ph)COOH+HX}$

Απαζώτωση

Με επίδραση νιτρώδους οξέος πρακτικά αντικαθίστανται η αμινομάδα με υδροξυλομάδα. Παράγεται 2-υδροξυ-3-ααινυλοπροπανικό οξύ:

$\mathrm {PhCH_{2}CH(NH_{2})COOH+HNO_{2}{\xrightarrow {}}PhCH_{2}CH(OH)COOH+H_{2}O+N_{2}}$

Αναφορές και σημειώσεις

Πηγές πληροφόρησης

SCHAUM'S OUTLINE SERIES, «ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ», Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999
«Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982
Αναστάσιου Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», Παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991
Καραγκιοζίδη Σ. Πολυχρόνη, «Ονοματολογία Οργανικών Ενώσεων στα Ελληνικά & Αγγλικά» Β΄ Έκδοση Θεσσαλονίκη 1991
Νικολάου Ε. Αλεξάνδρου, «Γενική Οργανική Χημεία», Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη 1985
Δημητρίου Ν. Νικολαΐδη, «Ειδικά Μαθήματα Οργανικής Χημείας», ΑΠΘ, θεσσαλονίκη 1983
Νικολάου Ε. Αλεξάνδρου, Αναστάσιου Βάρβογλη, Φαίδωνα Χατζημηχαλάκη, «Εργαστηριακός Οδηγός», Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη 1986
Διαδικτυακοί τόποι που αναφέρονται στις «Αναφορές και παρατηρήσεις».

[2]

[1]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

Search