Íon dipolar e efeito nas propriedades
A especificidade dos aminoácidos reside no fato de que ocorre a transferência de um próton intramolecularmente, do grupo carboxila para o grupo amino. Como resultado, forma-se o chamado íon dipolar (zwitterion). Esse estado determina em grande parte as propriedades físicas e químicas das substâncias.
Uma evidência clara do efeito da ionização interna é a reação de esterificação. Se um aminoácido for tratado com um álcool (por exemplo, etanol), forma-se um éster. Ao contrário do aminoácido livre, seu éster é um composto volátil. Isso ocorre porque, no éster, o próton móvel do grupo carboxila é substituído por um radical, o íon dipolar não pode se formar e as interações intermoleculares tornam-se mais fracas.
Propriedades anfotéricas
Como eletrólitos anfotéricos, os aminoácidos são capazes de interagir com reagentes de caráter oposto. Vejamos isso usando a glicina como exemplo.
- Com ácidos, o grupo carboxilato carregado negativamente do íon dipolar reage (atuando como uma base ao aceitar um próton). O produto da reação é um sal no grupo amino (por exemplo, cloridrato de glicina).
- Com álcalis, o grupo amônio carregado positivamente entra em reação (atuando como um ácido ao doar um próton). Forma-se um sal no grupo carboxila (por exemplo, glicinato de sódio).
Devido à sua natureza anfotérica, os aminoácidos lembram sais inorgânicos como o acetato de amônio. A principal diferença é que, no aminoácido, os centros ácido e básico não estão livres, mas covalentemente ligados à cadeia carbonada.
Meio ácido-base em soluções
O pH da solução aquosa de um aminoácido depende da proporção de grupos funcionais em sua estrutura.
- Meio ácido (pH < 7). Característico de ácidos monoaminodicarboxílicos (por exemplo, ácido glutâmico ou aspártico). Neles, um grupo carboxila está envolvido na formação do íon dipolar, enquanto o segundo dissocia-se livremente na água, liberando prótons.
- Meio alcalino (pH > 7). Ocorre na dissolução de ácidos diaminomonocarboxílicos (por exemplo, lisina). Aqui, um grupo amino participa da neutralização interna, enquanto o segundo aceita um próton de uma molécula de água, levando ao acúmulo de íons hidróxida.
Reações específicas de cadeias laterais
Além das reações envolvendo os principais grupos funcionais, os aminoácidos podem participar de interações químicas por meio de suas cadeias laterais (radicais). Um exemplo importante são as reações no anel aromático.
A tirosina, que contém um anel fenólico, participa facilmente de reações de substituição eletrofílica, como a halogenação. Quando exposta ao iodo, ocorre a substituição de átomos de hidrogênio nas posições orto em relação ao grupo hidroxila, resultando na formação de 3,5-diyodotirosina. A importância biológica dessa reação é enorme: é assim que os precursores dos principais hormônios tireoidianos são sintetizados no organismo.
Complexação
Os aminoácidos são excelentes ligantes. Os ânions de aminoácidos são capazes de se ligar a íons de metais pesados (elementos do bloco d), formando compostos intracumplexos muito estáveis. Essas estruturas são chamadas de quelatos. Por exemplo, o íon glicinato forma um complexo característico com o íon cobre, que não se dissocia em íons em solução aquosa.
Resumo: perguntas e respostas sobre o tema
Quais reações qualitativas (colorimétricas) são usadas para detectar alfa-aminoácidos em solução?
Para a detecção qualitativa de alfa-aminoácidos em solução, utiliza-se a reação com ninhidrina, bem como métodos específicos para as extremidades terminais.
- Reação com ninhidrina — produz uma coloração roxo-azulada característica para α-aminoácidos.
- Reações de Sanger e Edman — utilizadas para determinar o aminoácido N-terminal na estrutura.
Adicionalmente, a espectrofotometria UV pode ser utilizada para fins de quantificação.
Quais reações químicas são características do grupo carboxila dos aminoácidos, além da esterificação?
Além da esterificação, foram confirmadas reações envolvendo o grupo carboxila ou o resíduo de carboxilato para os aminoácidos, bem como a formação de ligações peptídicas.
- Reação com ácidos — o resíduo do grupo carboxila ($COO^-$) atua como base; formam-se sais no grupo amino, por exemplo, o cloridrato de glicina.
- Reação com álcalis — formam-se sais no grupo carboxila, por exemplo, o glicinato de sódio na reação da glicina com hidróxido de sódio.
- Policondensação — as moléculas de aminoácidos se unem com a formação de uma ligação peptídica (amídica) $-CO-NH-$ e liberação de água.
Como ocorre a reação de formação da ligação peptídica entre dois aminoácidos?
A reação de formação da ligação peptídica entre aminoácidos ocorre por um mecanismo de policondensação.
- Formação de dipéptideo — as moléculas de aminoácidos se unem por uma ligação peptídica (amídica) ($-CO-NH-$) com a liberação de água.
- Isomeria — dependendo da ordem de ligação, é possível a formação de dipéptideos isoméricos (por exemplo, Gly-Ala e Ala-Gly).
- Estrutura da ligação — o grupo $CONH$ resultante possui uma estrutura planar devido ao efeito mesomérico.
O dipéptideo obtido retém as extremidades N- e C-terminal livres, permitindo a continuação da reação de condensação.
Questões de aulas e exames
Por que os ésteres de aminoácidos são mais voláteis do que os próprios aminoácidos?
A molécula do éster não possui um próton móvel no grupo carboxila, portanto o íon dipolar não se forma e as pontes de hidrogênio são mais fracas.
Qual grupo do aminoácido reage quando o ácido clorídrico é adicionado?
Na reação com ácidos, o ânion carboxilato do íon dipolar interage, aceitando um próton.
Em que meio se encontra a solução de ácido aspártico?
Em meio ácido (pH < 7), pois possui dois grupos carboxila, um dos quais se dissocia adicionalmente na água.
Onde ocorre a substituição durante a iodação da tirosina?
A substituição do hidrogênio por iodo ocorre no anel aromático, na posição orto em relação à hidroxila fenólica.
O que mais estudar sobre o tema
- Mecanismo detalhado da formação do íon dipolar
- Reações específicas de outras cadeias laterais
- Mecanismo de quelação com íons de cobre
- Comparação das propriedades de diferentes ácidos diaminomonocarboxílicos
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