Φαινυλαλανίνη

Η **φαινυλαλανίνη** (διεθνείς συντομογραφίες: Phe και F) 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.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.

## 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**-**P**henyl**A**lanine) μπορεί να παραχθεί με συμβατική οργανική σύνθεση είτε ως μοναδικό εναντιομερές είτε ως ρακεμικό μίγμα. 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**-**P**henyl**A**lanine, 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





## 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:

\mathrm{
PhCH_2CHXCOOH + 2NH_3 \xrightarrow{} PhCH_2CH(NH_2)COOH + NH_4X}


2. Μέσω οργανομαγνησιακών ενώσεων και αλαμίνης με εστεροποίηση για «προστασία» της καρβοξυλομάδας:

\mathrm{
PhCH_2CHXCOOH + ROH \stackrel{-H_2O}{\overrightarrow\longleftarrow} PhCH_2CHXCOOR \xrightarrow[|Et_2O|]{+Mg} PhCH_2CH(MgX)COOR \xrightarrow[-MgX_2]{+NH_2X} PhCH_2CH(NH_2)COOR \stackrel{+H_2O}{\overrightarrow\longleftarrow} PhCH_2CH(NH_2)COOH + ROH}


3. Με φθαλιμιδικό κάλιο (σύνθεση Gabriel):

100 px\mathrm{+
PhCH_2CHXCOOH \xrightarrow[+2H_2O]{-KBr} PhCH_2CH(NH_2)COOH +}  100 px


### Αντίδραση Stracker

Με επίδραση υδροκυανίου (HCN) και αμμωνίας (NH3) σε φαινυλαιθανάλη (PhCH2CHO):

\mathrm{PhCH_2CHO + HCN + NH_3 \xrightarrow{-H_2O} PhCH_2CH(NH_2)CN \xrightarrow{+2H_2O} PhCH_2CH(NH_2)COOH  + NH_3} 


### Με αναγωγική αμμωνίωση 2-οξο-3-φαινυλοπροπανικού οξέος

Με αναγωγική αμμωνίωση 2-οξο-3-φαινυλοπροπανικού οξέος::


\mathrm{PhCH_2COCOOH + 2NH_3 \xrightarrow{-H_2O} PhCH_2C(=NH)COONH_4 \xrightarrow[Ni]{+H_2} PhCH_2CH(NH_2)COONH_4 \xrightarrow{+HCl} PhCH_2CH(NH_2)COOH  + NH_4Cl} 



### Με αναγωγή 2-νιτρο-3-φαινυλοπροπανικού οξέος

Από 2-νιτρο-3-φαινυλοπροπανικό οξύ με αναγωγή:

\mathrm{
PhCH_2CH(NO_2)COOH + 2Fe + 6HCl \xrightarrow{} PhCH_2CH(NH_2)COOH + 2FeCl_3 + 2H_2O}


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

\mathrm{
PhCH_2CHXCOOH + AgNO_2 \xrightarrow{} PhCH_2CH(NO_2)COOH + AgX \downarrow}



### Από μεθυλομηλονικό οξύ

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

\mathrm{HOOCCH(CH_2Ph)COOH + ROH \xrightarrow{} HOOCCH(CH_2Ph)COOR + H_2O} 
\mathrm{HOOCCH(CH_2Ph)COOR + SOCl_2 \xrightarrow{} ClOCCH(CH_2Ph)COOR + SO_2 + HCl }
\mathrm{ClOCCH(CH_2Ph)COOR + NH_3 \xrightarrow{} H_2NOCCH(CH_2Ph)COOR + HCl }
\mathrm{H_2NOCCH(CH_2Ph)COOR + KBrO \xrightarrow{} PhCH_2CH(NH_2)COOR + KBr + CO_2 }
\mathrm{PhCH_2CH(NH_2)COOR + H_2O \xrightarrow{} PhCH_2CH(NH_2)COOH + ROH }


### Από 2-αμινο-3-φαινυλοπροπανονιτρίλιο

Από 2-αμινο-3-φαιυνυλοπροπανονιτρίλιο με υδρόλυση:

\mathrm{
PhCH_2CH(NH_2)CN + 2H_2O \xrightarrow{} PhCH_2CH(NH_2)COOH + NH_3}


* To 2-αμινο-3-φαιυνυλοπροπανονιτρίλιο παράγεται από φαινυλαιθανάλη με επίδραση χλωριούχου αμμωνίου και κυανιούχου νατρίου

\mathrm{
PhCH_2CHO + NH_4Cl + NaCN \xrightarrow{} PhCH_2CH(NH_2)CN + H_2O + 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_2CH(NH_2)COOH \xrightarrow{AlX_3} PhCH_2CH(NH_2)COOH + HX}



## Χημικές ιδιότητες και παράγωγα

### Αμφολυτική αυμπεριφορά

1. Η πιο χαρακτηριστική είναι η αμφολυτική διάστασή της:


\mathrm{PhCH_2CH(NH_2)COO^- \begin{matrix} +H^+ \\ {\overrightarrow\longleftarrow} \\ \; \end{matrix} \begin{Bmatrix} PhCH_2CH(NH_2)COOH \\ \uparrow  \downarrow  \\ PhCH_2CH(NH_3^+)COO^- \end{Bmatrix} \begin{matrix} +H^+ \\ {\overrightarrow\longleftarrow} \\ \; \end{matrix} PhCH_2CH(NH_3^+)COOH}


* Η κεντρική πάνω κατάσταση ισχύει για αδιάλυτη (ή διαλυτή σε απρωτικούς διαλύτες) αλανίνη.
* Σε υδατικά διαλύματα:
# Για pH1 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_2CH(NH_2)COOH + HCl \xrightarrow{} PhCH_2CH(NH_3Cl)COOH}

και 
\mathrm{
PhCH_2CH(NH_2)COOH + NaOH \xrightarrow{} PhCH_2CH(NH_2)COONa + H_2O}



### Εστεροποίηση

Αντιδρά με αλκοόλες σχηματίζοντας αμινεστέρες. Αποτελεί και μέθοδο «προστασίας» της καρβοξυλομάδας.

\mathrm{
PhCH_2CH(NH_2)COOH + ROH \overrightarrow\longleftarrow PhCH_2CH(NH_2)COOR + H_2O}



### Αλκυλίωση

Με επίδραση αλκυλαλογονιδίων σχηματίζονται δευτεροταγή αμινοξέα:

\mathrm{
PhCH_2CH(NH_2)COOH + RX \xrightarrow{} RNHCH(CH_2Ph)COOH + HX}



### Ακυλίωση

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

\mathrm{
PhCH_2CH(NH_2)COOH + RCOX \xrightarrow{} RCONHCH(CH_2Ph)COOH + HX}



### Απαζώτωση

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

\mathrm{PhCH_2CH(NH_2)COOH + HNO_2 \xrightarrow{} PhCH_2CH(OH)COOH + H_2O + 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».

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