Φαινυλαλανίνη

Η φαινυλαλανίνη (διεθνείς συντομογραφίες: Phe και FNomenclature and symbolism for amino acids and peptides (IUPAC-IUB Recommendations 1983)", Pure Appl. Chem. 56 (5): 595–624, 1984, doi:10.1351/pac198456050595.) 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 φαινυλκετονουρία (PKU) είναι μία γενετική ασθένεια η οποία προκαλείται από την έλλειψη του ενζύμου (υδροξυλάση της φαινυλαλανίνης) που στα φυσιολογικά άτομα μετατρέπει το αμινοξύ φαινυλαλανίνη σε τυροσίνη, με αποτέλεσμα τη συσσώρευση φαινυλαλανίνης. Η ασθένεια παρουσιάζει αυτοσωμική υπολειπόμενη κληρονομικότητα. 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.http://www.ich.gr/content.php?cid=171Επίσης 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.

 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 εναντιομερέςΕναντιομερή είναι δύο οπτικά ισομερή που τα μόριά τους έχουν μεταξύ τους κατοπτρική συμμετρία. είτε ως ρακεμικό μίγμαΙσομοριακό μίγμα δύο εναντιομερών. 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 αντικαταθλιπτική δράση της.

 Ιστορία 
Η τριπλέτα UUU για τη φαινυλαλανίνη 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 

ΔεσμοίΤα δεδομένα προέρχονται εν μέρει από το «Table of periodic properties of thw Ellements», Sagrent-Welch Scientidic Company και Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, Σελ. 34.Δεσμόςτύπος δεσμούηλεκτρονική δομήΜήκος δεσμούΙονισμόςC#1'-#6'-Hσ2sp2-1s106 pm3% C- H+C#2-#3-Hσ2sp3-1s109 pm3% C- H+C#1'-C#2'σ2sp2-2sp2147 pmC#2'-C#3'σ2sp2-2sp2147 pmC#3'-C#4'σ2sp2-2sp2147 pmC#4'-C#5'σ2sp2-2sp2147 pmC#6-C#1'σ2sp2-2sp2147 pmC#1...C#6'πΔεσμός 6 κέντρων και 6 ηλεκτρονίων2p-2p147 pmC#3-C#1'σ2sp3-2sp2151 pmC#3-C#2σ2sp3-2sp3154 pmC#2-C#1σ2sp3-2sp2151 pmC-Nσ2sp3-2sp3152 pm6% C+ Ν-Ν-Hσ2sp3-1s101,7 pm17% N- H+C=Oσ2sp2-2sp2132 pm19% C+ O-π2p-2pC-Oσ2sp2-2sp3147 pm19% C+ O-O-Hσ2sp3-1s96 pm32% O- H+Κατανομή φορτίωνσε 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«Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 243, §10.2Α.:

2. Μέσω οργανομαγνησιακών ενώσεων και αλαμίνης με εστεροποίηση για «προστασία»Προσωρινή κάλυψη χαρακτηριστικής ομάδας για την αποφυγή παραγωγής ανεπιθύμητων παραπροϊόντων. της καρβοξυλομάδας«Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 298, §13.3Α1, σελ. 243, §10.2B4 και σελ. 301. §13.4.αII.:

3. Με φθαλιμιδικό κάλιο (σύνθεση Gabriel)«Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 329, §14.2.1.:
100 px 100 px

 Αντίδραση Stracker 

Με επίδραση υδροκυανίου (HCN) και αμμωνίας (NH3) σε φαινυλαιθανάλη (PhCH2CHO)«Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 329, §14.2.2.:

 Με αναγωγική αμμωνίωση 2-οξο-3-φαινυλοπροπανικού οξέος 

Με αναγωγική αμμωνίωση 2-οξο-3-φαινυλοπροπανικού οξέος«Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 329, §14.2.3.::

 Με αναγωγή 2-νιτρο-3-φαινυλοπροπανικού οξέος 

Από 2-νιτρο-3-φαινυλοπροπανικό οξύ με αναγωγή«Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 243, §10.2B2α.:

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

 Από μεθυλομηλονικό οξύ 

Από (φαινυλομεθυλο)μηλονικό οξύ με μετροπή σε μονοαμίδιο και αποικοδόμηση-μετάθεση Hofmann«Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 298, §13.3Α1, σελ. 296, §13.2Αα, §13.2Γ1, σελ. 243, §10.2B3 και σελ. 301. §13.4.αII.:


 Από 2-αμινο-3-φαινυλοπροπανονιτρίλιο 

Από 2-αμινο-3-φαιυνυλοπροπανονιτρίλιο με υδρόλυση:

 To 2-αμινο-3-φαιυνυλοπροπανονιτρίλιο παράγεται από φαινυλαιθανάλη με επίδραση χλωριούχου αμμωνίου και κυανιούχου νατρίουΣύνθεση Streckel

 Από βενζόλιο με αλκυλίωση τύπου Friedel-Crafts 

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

 Χημικές ιδιότητες και παράγωγα 

 Αμφολυτική αυμπεριφορά 

1. Η πιο χαρακτηριστική είναι η αμφολυτική διάστασή της:

 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.:
και 

 Εστεροποίηση 

Αντιδρά με αλκοόλες σχηματίζοντας αμινεστέρες. Αποτελεί και μέθοδο «προστασίας»Προστασία ονομάζεται η προσωρινή δέσμευση μιας χαρακτηριστικής ενεργής ομάδας, ώστε αυτή να μη δώσει ανεπιθύμητες αντιδράσεις και παράγωγα με την επίδραση αντιδραστηρίων που σκοπεύουμε να χρησιμοποιήσουμε πάνω στην ένωση με σκοπό να αξιοποιήσουμε μια άλλη ομάδα και να πάρουμε τα επιθυμητά αποτελέσματα-παράγωγα. Μετά απελευθερώνουμε ή αποπροστατεύουμε την αρχική ομάδα, δηλαδή φροντίζουμε να απομακρυνθεί η ομάδα που την προστάτεψε προσωρινά. της καρβοξυλομάδας.

 Αλκυλίωση 

Με επίδραση αλκυλαλογονιδίων σχηματίζονται δευτεροταγή αμινοξέα:

 Ακυλίωση 

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

 Απαζώτωση 

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

 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».

Κατηγορία:Πρωτεϊνικά αμινοξέα
Κατηγορία:Αρωματικές ενώσεις
Κατηγορία:Χειρομορφία (χημεία)