7.8: Поліпронові кислоти

Last updated
Save as PDF

Page ID: 20647

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Поліпронові кислоти здатні дарувати не один протон. Найважливішою групою поліпротової кислоти з біологічної точки зору є трипротова фосфорна кислота. Оскільки фосфорна кислота має три кислотних протони, вона також має три\(pK_a\) значення.

Три значення pKA для фосфорної кислоти становлять 2,1, 7,2 та 12,3.

\(pK_a\)Значення для будь-якої поліпротової кислоти завжди стають прогресивно вищими, оскільки стає все важче стабілізувати додаткову електронну щільність, яка виникає в результаті кожного наступного донорства протонів. \(H_3PO_4\)є сильною кислотою, оскільки (одиночний) негативний заряд на його кон'югатній основі\(H_2PO_4^-\) може бути делокалізований над двома атомами кисню.

\(H_2PO_4^-\)істотно менш кислий, оскільки донорство протонів тепер призводить до утворення додаткового негативного заряду: заряд —2 за своєю суттю вищий за енергією, ніж заряд —1 через негативно-негативне електростатичне відштовхування. Третя депротонація, в результаті якої утворюється третій негативний заряд, має ще більш високий\(pK_a\). Про кислотність фосфатних груп нам доведеться більше сказати в главі 9, коли ми вивчаємо реакції фосфатних груп на біомолекули.

Вправа Template:index

У буфері при фізіологічному\(pH\), яка форма (и) фосфорної кислоти переважають? Який середній чистий заряд?

Вільні амінокислоти поліпротичні, зі\(pK_a\) значеннями приблизно 2 для групи карбонових кислот і 9-10 для групи амонію. Аланін, наприклад, має кислотні константи\(pK_{a1} = 2.3\) і\(pK_{a2} = 9.9\).

Катіон при низькому рН гідроксид з рКа 2,7 і амін з рКа 9,9. Цвіттеріон має рН 7. аніон при високому рН має негативний заряд на кисень і NH2.

Рівняння Хендерсона-Хассельбальха говорить нам, що аланін майже повністю протонований і позитивно заряджений при розчиненні в розчині, який буферується до\(pH 0.5\). При\(pH 7\), аланін втратив один протон з групи карбонових кислот, і, таким чином, є цвіттеріоном (він має як негативний, так і позитивний формальний заряд). При\(pH\) рівнях вище 12 група амонію повністю депротонується, а аланін має негативний загальний заряд.

Деякі амінокислоти (аргінін, лізин, аспартат, глутамат, тирозин і гістидин) є трипротичними, з третім\(pK_a\) значенням, пов'язаним з іонізуемой функціональною групою на бічному ланцюзі.

Багато біологічні органічні молекули мають кілька потенційно іонізуваних функціональних груп і тому можуть вважатися поліпротовими кислотами. Лимонна кислота, що міститься в достатку в апельсини, лимони та інші цитрусові, має три групи карбонових кислот і\(pK_a\) значення 3,1, 4,8 і 6,4.

Лимонна кислота з трьома її кислотними групами виділена червоним кольором.