Ισολευκίνη

Η **ισολευκίνη** ή **2-αμινο-3-μεθυλοπεντανικό οξύ** (συμβολίζεται με **Ile** ή **I**) είναι ένα α-αμινοξύ με σύντομο συντακτικό τύπο CH3CH2CH(CH3))CH(NH2)COOH. Η ισολευκίνη είναι ένα από τα πρωτεϊνογόνα αμινοξέα. Οι τριπλέτες της είναι: AUU, AUC και AUA. Ανήκει στα απαραίτητα αμινοξέα, δηλαδή σε αυτά που δεν μπορεί να βιοσυνθέσει ο ανθρώπινος οργανισμός και πρέπει να λαμβάνονται έτοιμα, με την τροφή. Επειδή το τμήμα του μορίου της από το #2 άτομο άνθρακα και μετά [R = CH3CH2CH(CH3)-, δηλαδή δευτεροταγές βουτύλιο] είναι ένα αλκύλιο, ταξινομείται στα **«υδρόφοβα» αμινοξέα**. Είναι ένα σημαντικό συστατικό υπομονάδων της φερριτίνης, της αστακίνης και άλλων αμυντικών και μεταφορικών πρωτεϊνών.

## Ισομέρεια
Με βάση το χημικό τύπο της, C6H13NO2, έχει πολλά ισομερή θέσης, τα σημαντικότερα από τα οποία είναι τα ακόλουθα αμινοξέα:
# 6-αμινεξανικό οξύ
# Λευκίνη

## Δομή




## Παραγωγή
### Βιοσύνθεση
Ως ένα βασικό αμινοξύ, η ισολευκίνη δεν μπορεί να συνθεθεί από τα ζώα, και γι' αυτό πρέπει να προσλαμβάνεται έτοιμη με την τροφή, συνήθως ως συνστατικό των πρωτεϊνών. Μπορεί όμως να βιοσυνθεθεί από τα φυτά και από μικροοργανισμούς, μέσω αρκετών σταδίων, αρχίζοντας από το πυροσταφυλικό οξύ και το α-κετογλουταρικό οξύ. Τα ένζυμα που εμπλέκονται στην τυπική βιοσύνθεση της λευκίνης είναι τα ακόλουθα::
# Ακετογαλακτική συνθετάση.
# Ισομεραναγωγάση των ακετοϋδροξυοξέων.
# Αφυδατάση των διυδροξυοξέων.
# Αμινοτρανσφεράση της βαλίνης.

### Άλλες μέθοδοι
#### Μέσω αλογόνωσης 3-μεθυλοπεντανικού οξέος
Ρακεμικό μίγμα λευκίνης μπορεί να παραχθεί μέσω αλογόνωσης του 3-μεθυλοπεντανικού οξέος:


\mathrm{CH_3CH_2CH(CH_3)CH_2COOH + X_2 \xrightarrow{P} CH_3CH_2CH(CH_3)CHXCOOH + HX} 



1. Το α-αλοξύ που προκύπτει έτσι, επιδράται με αμμωνία:


\mathrm{(CH_3CH_2CH(CH_3)CHXCOOH + 2NH_3 \xrightarrow{} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COOH + NH_4X} 


* Όπου X χλώριο, βρώμιο ή ιώδιο.

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

\mathrm{
CH_3CH_2CH(CH_3)CHXCOOH + ROH \stackrel{-H_2O}{\overrightarrow\longleftarrow} CH_3CH_2CH(CH_3)CHXCOOR \xrightarrow[|Et_2O|]{+Mg} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(MgX)COOR \xrightarrow[-MgX_2]{+NH_2X} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COOR \stackrel{+H_2O}{\overrightarrow\longleftarrow} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COOH + ROH}



3. Με φθαλιμιδικό κάλιο (σύνθεση Gabriel):

100 px\mathrm{+
CH_3CH_2CH(CH_3)CHXCOOH \xrightarrow[+2H_2O]{-KBr} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COOH +}  100 px


#### Αντίδραση Stracker

Με επίδραση υδροκυανίου (HCN) και αμμωνίας (NH3) σε 2-μεθυλοβουτανάλη [CH3CH2CH(CH3)CHO):

\mathrm{CH_3CH_2CH(CH_3)CHO + HCN + NH_3 \xrightarrow{-H_2O} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)CN \xrightarrow{+2H_2O} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COOH  + NH_3} 


#### Με αναγωγική αμμωνίωση του αντίστοιχου κετοξέος

Με αναγωγική αμμωνίωση 3-μεθυλο-2-οξοπεντανικού οξέος::


\mathrm{CH_3CH_2CH(CH_3)COCOOH + 2NH_3 \xrightarrow{-H_2O} CH_3CH_2CH(CH_3)C(=NH)COONH_4 \xrightarrow[Ni]{+H_2} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COONH_4 \xrightarrow{+HCl} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COOH  + NH_4Cl} 



#### Με αναγωγή του αντίστοιχου νιτροξέος

Από 3-μεθυλο-2-νιτροπεντανικό οξύ με αναγωγή:

\mathrm{
CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NO_2)COOH + 2Fe + 6HCl \xrightarrow{} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COOH + 2FeCl_3 + 2H_2O}


* Το 3-μεθυλο-2-νιτροπεντανικό οξύ παράγεται από το αντίστοιχο α-αλοπροπανικό οξύ:

\mathrm{
CH_3CH_2CH(CH_3)CHXCOOH + AgNO_2 \xrightarrow{} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NO_2)COOH + AgX \downarrow}



#### Από δευτεροταγές βουτυλομηλονικό οξύ

Από δευτεροταγές βουτυλομηλονικό οξύ με μετροπή σε μονοαμίδιο και αποικοδόμηση-μετάθεση Hofmann:

\mathrm{HOOCCH[CH(CH_3)CH_2CH_3]COOH + ROH \xrightarrow{} HOOCCH[CH(CH_3)CH_2CH_3]COOR + H_2O} 
\mathrm{HOOCCH[CH(CH_3)CH_2CH_3]COOR + SOCl_2 \xrightarrow{} ClOCCH[CH(CH_3)CH_2CH_3]COOR + SO_2 + HCl }
\mathrm{ClOCCH[CH(CH_3)CH_2CH_3]COOR + NH_3 \xrightarrow{} H_2NOCCH[CH(CH_3)CH_2CH_3]COOR + HCl }
\mathrm{H_2NOCCH[CH(CH_3)CH_2CH_3]COOR + KBrO \xrightarrow{} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COOR + KBr + CO_2 }
\mathrm{CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COOR + H_2O \xrightarrow{} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COOH + ROH }


#### Από το αντίστοιχο αμινονιτρίλιο

Από 2-αμινο-3-μεθυλοπεντανονιτρίλιο με υδρόλυση:

\mathrm{
CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)CN + 2H_2O \xrightarrow{} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COOH + NH_3}


* To 2-αμινο-3-μεθυλοπεντανονιτρίλιο παράγεται από 2-μεθυλοβουτανάλη με επίδραση χλωριούχου αμμωνίου και κυανιούχου νατρίου

\mathrm{
CH_3CH_2CH(CH_3)CHO + NH_4Cl + NaCN \xrightarrow{} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)CN + H_2O + NaCl}



## Χημικές ιδιότητες και παράγωγα

### Αμφολυτική αυμπεριφορά

1. Η πιο χαρακτηριστική είναι η αμφολυτική διάστασή της:


\mathrm{CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COO^- \begin{matrix} +H^+ \\ {\overrightarrow\longleftarrow} \\ \; \end{matrix} \begin{Bmatrix} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COOH \\ \uparrow  \downarrow  \\ CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_3^+)COO^- \end{Bmatrix} \begin{matrix} +H^+ \\ {\overrightarrow\longleftarrow} \\ \; \end{matrix} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(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{
CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COOH + HCl \xrightarrow{} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_3Cl)COOH}

και 
\mathrm{
CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COOH + NaOH \xrightarrow{} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COONa + H_2O}



### Εστεροποίηση

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

\mathrm{
CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COOH + ROH \overrightarrow\longleftarrow CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COOR + H_2O}



### Αλκυλίωση

Με επίδραση αλκυλοαλογονιδίων σχηματίζονται δευτεροταγή αμινοξέα:

\mathrm{
CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COOH + RX \xrightarrow{} RNHCH[CH(CH_3)CH_2CH_3)]COOH + HX}



### Ακυλίωαη

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

\mathrm{
CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COOH + RCOX \xrightarrow{} RCONHCH[CH(CH_3)CH_2CH_3)]COOH + HX}



### Απαζώτωση
Με επίδραση νιτρώδους οξέος πρακτικά αντικαθίστανται η αμινομάδα με υδροξυλομάδα. Παράγεται 3-μεθυλο-2-υδροξυπεντανικό οξύ:

\mathrm{CH_3CH_2CH(CH_3)CH(NH_2)COOH + HNO_2 \xrightarrow{} CH_3CH_2CH(CH_3)CH(OH)COOH + H_2O + N_2}


## Αναφορές και σημειώσεις


## Πηγές
* SCHAUM'S OUTLINE SERIES, *ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ*, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999
* Ν.Α. Πετάση *Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας*, 1982

Κατηγορία:Πρωτεϊνικά αμινοξέα
Κατηγορία:C6
Κατηγορία:Χειρομορφία (χημεία)