Свойства

. Аминокислоты представляют собой бесцветные кристаллические вещества, плавящиеся с разложением при высоких и довольно мало различающихся температурах. Поэтому температура плавления не может служить характерной константой для отдельных аминокислот. Большинство аминокислот легко растворимо в воде; в спиртах они, как правило, растворяются плохо.

Кислотно-основные свойства. Аминокислоты содержат одновременно основную (аминную) и кислотную (карбоксильную) группы. Для карбоксильной группы характерна способность отщеплять протон (диссоциация), в то время как аминогруппа, напротив, склонна к присоединению протона. Поэтому аминокислоты являются амфотерными соединениями, способными давать соли как с основаниями, так и с кислотами

а также могут существовать в виде внутренних солей, которые можно рассматривать как биполярные ионы:

В пользу такого строения аминокислот свидетельствует ряд экспериментальных данных. Известно, что слабо диссоциированные алифатические кислоты в водных растворах обнаруживают в спектре комбинационного рассеяния характерную для карбоксильной группы линию (частота ~1650 см^–1), которая при добавлении сильной щелочи исчезает, так как образующаяся соль почти полностью диссоциирована. Первичные амины в свою очередь обнаруживают в спектре комбинационного рассеяния интенсивные линии с частотой 3320—3380 см^–1 В спектрах комбинационного рассеяния растворов аминокислот и те и другие линии отсутствуют. Однако при подкислении раствора аминокислоты появляется линия, отвечающая карбоксильной группе (превращение СОО^– → СООН), а при подщелачивании — линия, характерная для аминогруппы (превращение ⁺NH₃ → NH₂).

Водные растворы аминокислот имеют почти нейтральную реакцию (рН≈6,8). В сильнокислой среде биполярный ион аминокислоты превращается в катион

способный двигаться к катоду в электрическом поле. Константа равновесия для взаимодействия аминокислоты с протоном определяется из уравнения

Способность карбоксильных групп отдавать протон может быть количественно охарактеризована концентрацией водородных ионов, при которой диссоциировано 50% карбоксильных групп, т. е. когда

В этих условиях [Н⁺]=К₁

Обычно пользуются не самой величиной К₁, а по аналогии с рН — ее отрицательным логарифмом рК=—lgК₁ Величина pK₁ простейшей аминокислоты — глицина равна 2,34, т. е. при кислотности, соответствующей рН=2,34, концентрация биполярных ионов NH₃—СН₂—СОО^– равна концентрации катионов

NH₃—CH₂—COOH.

Глицин — значительно более сильная кислота, чем уксусная, для которой pK₁=4,3. Повышенная степень диссоциации карбоксильной группы в глицине по сравнению с уксусной кислотой объясняется влиянием положительно заряженной группы ⁺NH₃, которая способствует отрыву протона карбоксильной группы.

Если группа ⁺NH₃ отделена от карбоксильной не одним, как в глицине, а несколькими углеродными атомами, то ее влияние заметно ослабевает. Так, для β-аланина pK₁=3,6, для ε-аминокапроновой кислоты pK₁=4,43.

В щелочной среде биполярный ион аминокислоты превращается в анион

способный в электрическом поле двигаться к аноду. Константа равновесия реакции определяется уравнением

Способность аминогруппы данной аминокислоты связывать протон характеризуется концентрацией гидроксильных ионов, при которой

В этих условиях К_осн.=[ОН^–].

Для удобства основность аминокислот характеризуют величиной рК₂=14—рК_осн., используя соотношение [Н⁺][ОН^–]=14.

Для глицина рК₂=9,72, в то время как для этиламина рК₂=10,82. Следовательно, алифатические амины прочнее связывают протон, чем аминогруппы аминокислот. Это объясняется, по-видимому, влиянием группы

оттягивающей свободную пару электронов от атома азота аминогруппы:

Если карбоксильная группа отделена от аминной несколькими углеродными атомами, то ее влияние ослабевает и рК₂ постепенно приближается к рК алифатических аминов. Так, для β-аланина рК₂=10,19, для ε-аминокапроновой кислоты рК₂=10,43.

Кроме величин pK₁ и рК₂, для каждой аминокислоты характерна определенная величина рН, при которой число катионов в растворе разно числу анионов. При этом значении рН, называемом изоэлектрической точкой и обозначаемом pI, максимальное количество аминокислоты в растворе находится в виде биполярных ионов. В изоэлектрической точке аминокислоты не двигаются под влиянием электрического поля. Для моноаминомонокарбоновых кислот величину рН в изоэлектрической точке можно определить из уравнения

Обычно pI моноаминомонокарбоновых кислот лежит около рН = 6. Если аминокислота содержит вторую карбоксильную группу, то ее изоэлектричеокая точка смещена в область более низких значений рН. Введение в радикал аминокислоты группировки с основными свойствами (вторая аминогруппа, остаток гуаниди.на) вызывает сдвиг изоэлектрической точки в область повышенных значений рН.

Производные аминокислот, не образующие биполярных ионов, резко отличаются по свойствам от исходных аминокислот. Так, эфиры аминокислот, например NH₂—CHR—СООС₂Н₅, близки по свойствам к алифатическим аминам, растворимы в органических растворителях и могут перегоняться в вакууме без разложения. N-Ацилированные аминокислоты полностью лишены основных свойств и напоминают алифатические кислоты.