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:

1. 6-αμινεξανικό οξύ
2. Λευκίνη

Δομή
----


|  |
| --- |
| **Δεσμοί** |
| Δεσμός | τύπος δεσμού | ηλεκτρονική δομή | Μήκος δεσμού | Ιονισμός |
| C-H | σ | 2sp3-1s | 109 pm | 3% C- H+ |
| C#1'-C#3 | σ | 2sp3-2sp3 | 154 pm |  |
| C#5-C#4 | σ | 2sp3-2sp3 | 154 pm |  |
| C#4-C#3 | σ | 2sp3-2sp3 | 154 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#1' | -0,09 |
| C#5 | -0,09 |
| C#4 | -0,06 |
| C#3 | -0,03 |
| H(CH) | +0,03 |
| C#2 | +0,03 |
| H(NH2) | +0,17 |
| H(OH) | +0,32 |
| C#1 | +0,57 |
|

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::

1. Ακετογαλακτική συνθετάση.
2. Ισομεραναγωγάση των ακετοϋδροξυοξέων.
3. Αφυδατάση των διυδροξυοξέων.
4. Αμινοτρανσφεράση της βαλίνης.

### Άλλες μέθοδοι

#### Μέσω αλογόνωσης 3-μεθυλοπεντανικού οξέος

Ρακεμικό μίγμα λευκίνης μπορεί να παραχθεί μέσω αλογόνωσης του 3-μεθυλοπεντανικού οξέος:

{\displaystyle \mathrm {CH\_{3}CH\_{2}CH(CH\_{3})CH\_{2}COOH+X\_{2}{\xrightarrow {P}}CH\_{3}CH\_{2}CH(CH\_{3})CHXCOOH+HX} }

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

{\displaystyle \mathrm {(CH\_{3}CH\_{2}CH(CH\_{3})CHXCOOH+2NH\_{3}{\xrightarrow {}}CH\_{3}CH\_{2}CH(CH\_{3})CH(NH\_{2})COOH+NH\_{4}X} }

* Όπου X χλώριο, βρώμιο ή ιώδιο.

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

{\displaystyle \mathrm {CH\_{3}CH\_{2}CH(CH\_{3})CHXCOOH+ROH{\stackrel {-H\_{2}O}{\overrightarrow {\longleftarrow }}}CH\_{3}CH\_{2}CH(CH\_{3})CHXCOOR{\xrightarrow[{|Et\_{2}O|}]{+Mg}}CH\_{3}CH\_{2}CH(CH\_{3})CH(MgX)COOR{\xrightarrow[{-MgX\_{2}}]{+NH\_{2}X}}CH\_{3}CH\_{2}CH(CH\_{3})CH(NH\_{2})COOR{\stackrel {+H\_{2}O}{\overrightarrow {\longleftarrow }}}CH\_{3}CH\_{2}CH(CH\_{3})CH(NH\_{2})COOH+ROH} }

3. Με φθαλιμιδικό κάλιο (σύνθεση Gabriel):

{\displaystyle \mathrm {+CH\_{3}CH\_{2}CH(CH\_{3})CHXCOOH{\xrightarrow[{+2H\_{2}O}]{-KBr}}CH\_{3}CH\_{2}CH(CH\_{3})CH(NH\_{2})COOH+} } 

#### Αντίδραση Stracker

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

{\displaystyle \mathrm {CH\_{3}CH\_{2}CH(CH\_{3})CHO+HCN+NH\_{3}{\xrightarrow {-H\_{2}O}}CH\_{3}CH\_{2}CH(CH\_{3})CH(NH\_{2})CN{\xrightarrow {+2H\_{2}O}}CH\_{3}CH\_{2}CH(CH\_{3})CH(NH\_{2})COOH+NH\_{3}} }

#### Με αναγωγική αμμωνίωση του αντίστοιχου κετοξέος

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

{\displaystyle \mathrm {CH\_{3}CH\_{2}CH(CH\_{3})COCOOH+2NH\_{3}{\xrightarrow {-H\_{2}O}}CH\_{3}CH\_{2}CH(CH\_{3})C(=NH)COONH\_{4}{\xrightarrow[{Ni}]{+H\_{2}}}CH\_{3}CH\_{2}CH(CH\_{3})CH(NH\_{2})COONH\_{4}{\xrightarrow {+HCl}}CH\_{3}CH\_{2}CH(CH\_{3})CH(NH\_{2})COOH+NH\_{4}Cl} }

#### Με αναγωγή του αντίστοιχου νιτροξέος

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

{\displaystyle \mathrm {CH\_{3}CH\_{2}CH(CH\_{3})CH(NO\_{2})COOH+2Fe+6HCl{\xrightarrow {}}CH\_{3}CH\_{2}CH(CH\_{3})CH(NH\_{2})COOH+2FeCl\_{3}+2H\_{2}O} }

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

{\displaystyle \mathrm {CH\_{3}CH\_{2}CH(CH\_{3})CHXCOOH+AgNO\_{2}{\xrightarrow {}}CH\_{3}CH\_{2}CH(CH\_{3})CH(NO\_{2})COOH+AgX\downarrow } }

#### Από δευτεροταγές βουτυλομηλονικό οξύ

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

{\displaystyle \mathrm {HOOCCH[CH(CH\_{3})CH\_{2}CH\_{3}]COOH+ROH{\xrightarrow {}}HOOCCH[CH(CH\_{3})CH\_{2}CH\_{3}]COOR+H\_{2}O} }   

{\displaystyle \mathrm {HOOCCH[CH(CH\_{3})CH\_{2}CH\_{3}]COOR+SOCl\_{2}{\xrightarrow {}}ClOCCH[CH(CH\_{3})CH\_{2}CH\_{3}]COOR+SO\_{2}+HCl} }  

{\displaystyle \mathrm {ClOCCH[CH(CH\_{3})CH\_{2}CH\_{3}]COOR+NH\_{3}{\xrightarrow {}}H\_{2}NOCCH[CH(CH\_{3})CH\_{2}CH\_{3}]COOR+HCl} }  

{\displaystyle \mathrm {H\_{2}NOCCH[CH(CH\_{3})CH\_{2}CH\_{3}]COOR+KBrO{\xrightarrow {}}CH\_{3}CH\_{2}CH(CH\_{3})CH(NH\_{2})COOR+KBr+CO\_{2}} }  

{\displaystyle \mathrm {CH\_{3}CH\_{2}CH(CH\_{3})CH(NH\_{2})COOR+H\_{2}O{\xrightarrow {}}CH\_{3}CH\_{2}CH(CH\_{3})CH(NH\_{2})COOH+ROH} }

#### Από το αντίστοιχο αμινονιτρίλιο

Από 2-αμινο-3-μεθυλοπεντανονιτρίλιο με υδρόλυση:

{\displaystyle \mathrm {CH\_{3}CH\_{2}CH(CH\_{3})CH(NH\_{2})CN+2H\_{2}O{\xrightarrow {}}CH\_{3}CH\_{2}CH(CH\_{3})CH(NH\_{2})COOH+NH\_{3}} }

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

{\displaystyle \mathrm {CH\_{3}CH\_{2}CH(CH\_{3})CHO+NH\_{4}Cl+NaCN{\xrightarrow {}}CH\_{3}CH\_{2}CH(CH\_{3})CH(NH\_{2})CN+H\_{2}O+NaCl} }

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα
------------------------------

### Αμφολυτική αυμπεριφορά

1. Η πιο χαρακτηριστική είναι η αμφολυτική διάστασή της:

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

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

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

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

{\displaystyle \mathrm {CH\_{3}CH\_{2}CH(CH\_{3})CH(NH\_{2})COOH+HCl{\xrightarrow {}}CH\_{3}CH\_{2}CH(CH\_{3})CH(NH\_{3}Cl)COOH} }  

και   

{\displaystyle \mathrm {CH\_{3}CH\_{2}CH(CH\_{3})CH(NH\_{2})COOH+NaOH{\xrightarrow {}}CH\_{3}CH\_{2}CH(CH\_{3})CH(NH\_{2})COONa+H\_{2}O} }

### Εστεροποίηση

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

{\displaystyle \mathrm {CH\_{3}CH\_{2}CH(CH\_{3})CH(NH\_{2})COOH+ROH{\overrightarrow {\longleftarrow }}CH\_{3}CH\_{2}CH(CH\_{3})CH(NH\_{2})COOR+H\_{2}O} }

### Αλκυλίωση

Με επίδραση αλκυλοαλογονιδίων σχηματίζονται δευτεροταγή αμινοξέα:

{\displaystyle \mathrm {CH\_{3}CH\_{2}CH(CH\_{3})CH(NH\_{2})COOH+RX{\xrightarrow {}}RNHCH[CH(CH\_{3})CH\_{2}CH\_{3})]COOH+HX} }

### Ακυλίωαη

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

{\displaystyle \mathrm {CH\_{3}CH\_{2}CH(CH\_{3})CH(NH\_{2})COOH+RCOX{\xrightarrow {}}RCONHCH[CH(CH\_{3})CH\_{2}CH\_{3})]COOH+HX} }

### Απαζώτωση

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

{\displaystyle \mathrm {CH\_{3}CH\_{2}CH(CH\_{3})CH(NH\_{2})COOH+HNO\_{2}{\xrightarrow {}}CH\_{3}CH\_{2}CH(CH\_{3})CH(OH)COOH+H\_{2}O+N\_{2}} }

Αναφορές και σημειώσεις
-----------------------

1. ↑  Nomenclature and symbolism for amino acids and peptides (IUPAC-IUB Recommendations 1983)", Pure Appl. Chem. 56 (5): 595–624, 1984, doi:10.1351/pac198456050595.
2. ↑  Τα 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.
3. ↑  Nelson, D. L.; Cox, M. M. "Lehninger, Principles of Biochemistry" 3rd Ed. Worth Publishing: New York, 2000. ISBN 1-57259-153-6.
4. ↑  Marvel, C. S. (1940), "dl-Valine", Org. Synth. 20: 106,  Αρχειοθετήθηκε 2011-01-15 στο Wayback Machine. ; Coll. Vol. 3: 848. Γενίκευση για περισσότερα αλογόνα.
5. ↑  Προσωρινή κάλυψη χαρακτηριστικής ομάδας για την αποφυγή παραγωγής ανεπιθύμητων παραπροϊόντων.
6. ↑  «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 298, §13.3Α1, σελ. 243, §10.2B4 και σελ. 301. §13.4.αII.
7. ↑  «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 329, §14.2.1.
8. ↑  «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 329, §14.2.2.
9. ↑  «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 329, §14.2.3.
10. ↑  «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 243, §10.2B2α.
11. ↑  «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.
12. ↑  Σύνθεση Streckel
13. 1 2  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.

Πηγές
-----

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

|  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 

| π • σ • ε
Πρωτεϊνικά αμινοξέα |
| --- |
|  |
| Μη πολικά πρωτεϊνικά αμινοξέα | 
Γλυκίνη (Gly)  · Αλανίνη (Ala)  · Βαλίνη (Val)  · Λευκίνη (Leu)  · Ισολευκίνη (Ile)  · Φαινυλαλανίνη (Phe)  · Μεθειονίνη (Met)  · Τρυπτοφάνη (Trp) |
|  |
| Ουδέτερα πολικά πρωτεϊνικά αμινοξέα | 
Σερίνη (Ser)  · Θρεονίνη (Thr)  · Ασπαραγίνη (Asn)  · Γλουταμίνη (Gln) |
|  |
| Όξινα πρωτεϊνικά αμινοξέα | 
Κυστεΐνη (Cys)  · Ασπαραγινικό οξύ (Asp)  · Γλουταμινικό οξύ (Glu)  · Τυροσίνη (Tyr) |
|  |
| Βασικά πρωτεϊνικά αμινοξέα | 
Προλίνη (Pro)  · Λυσίνη (Lys)  · Ιστιδίνη (His)  · Αργινίνη (Arg) |
|  |
| Ειδικά πρωτεϊνικά αμινοξέα | 
Αλλυσίνη (Aly)  · Υδροξυπρολίνη (Hpr)  · Σεληνοκυστεΐνη (Sec) Πυρρολυσίνη (Pyl) |

 |