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= 氨基酸的化学反应 =

== 一、α-NH<sub>2</sub>参与的反应 ==

=== 1. 伯胺特征的反应：黄色反应 ===
C<sub>α</sub>-NH<sub>2</sub> + HNO<sub>2</sub> → C<sub>α</sub>—oh + H<sub>2</sub>O + N<sub>2</sub>↑

每分子N<sub>2</sub>中有一个原子来自α-NH<sub>2</sub>，此反应是Van-Slyke[定氮]法测量氨基酸含量的基础。Lys和AECys的伯胺基也可发生此反应，但相对较慢。

=== 2. 酰基化反应：去质子化的—NH<sub>2</sub>与酰氯或酸酐反应 ===
     机理：氨基氮对亲电的羰基碳的进攻。

==== a. 与丹磺酰氯（DNS-Cl）反应 ====
     产物DNS-aa是强烈的荧光分子。若使用DNS-Cl代替DNFB进行Sanger反应，则为DNS-Cl-Sanger法，仅需微量样品即可测定肽链的N端aa残基。

==== b. 其他 ====
     常见的还有苄氧酰氯酯(Z-酯)、邻苯二甲酸酐等。保护剂Boc-酯(酸性下脱去)、Fmoc酯(碱脱)用于肽的固相合成。

=== 3. 烃基化反应 ===
     机理：氨基氮对亲电的C—X进攻，取代反应。

==== a. 与DNFB/FDNB(2, 4-二硝基氟苯) ====
与DNFB/FDNB(2, 4-二硝基氟苯)即Sanger试剂反应，生成黄色的DNP-aa。做正相层析分离，然后和标准DNP-aa做对比，可知N端aa。

==== b. 与PITC(苯异硫氰酸酯)反应 ====
     与PITC在pH = 8.3形成PTC-aa，然后在无水强酸中环化为PTH-aa。PTH-aa即可分析。

     如果肽链的N端氨基参与了PITC反应，生成PTH-肽，那么它可以在无水HF中进行环化断裂，生成PTH-aa和N端少一个氨基酸的肽链。抽提PTH-aa后可重复反应，即为Edman降解法。

     已有自动化的Edman降解法测序仪，速率约40 min/aa，每轮转化率可达99.9%，约能测50个aa残基。

=== 4. 与醛类的加成 ===
     ---NH<sub>2</sub> + HOC--- → ---CH=N---

==== a. 与甲醛的反应 ====
     ---NH<sub>3</sub><sup>+</sup> → ---NH<sub>2</sub> + H<sup>+</sup> --<sup>HCHO</sup>→ ---NHCH<sub>2</sub>oh --<sup>HCHO</sup>→ ---N(CH<sub>2</sub>OH)<sub>2</sub>

     氨基酸的α-COOH和α-NH<sub>2</sub>的p''K''值偏离常见指示剂太远，不容易滴定。当加入过量甲醛时，平衡右移，n(H<sup>+</sup>) = n(---NH<sub>3</sub><sup>+</sup>)<sub>0</sub>，此时的α-NH<sub>2</sub>表观p''K''值刚好落在酚酞的指示范围内，可以通过滴定H<sup>+</sup>测量原游离氨基的浓度，进而判读肽链水解或合成的速度。

==== b. 与PLP反应：转氨基反应的重要原理 ====

=== 5. 脱氨基反应 ===
     反应形成α-酮酸，是aa分解的一个重要步骤。

=== 6. 与荧光胺反应 ===
     生成产物具有强烈荧光性质，可分析ng级别的aa。

== 二、α-COOH参与的反应 ==

=== 1. 成酯/成盐反应 ===
     当---COOH与钠、钾成盐或称短脂肪酸酯时，其反应活性降低而α-氨基活性升高，用于羧基的保护和氨基的活化。（因此，涉及α-NH<sub>2</sub>的反应大多在碱性下进行，一方面是因为碱性环境下氨基的亲核性能变好，另一方面则出于此乎）

=== 2. 成酰氯/叠氮化反应 ===
     当氨基被保护，羧基可与PCl<sub>5</sub>或二氯亚砜等反应生成酰氯，或者通过其他方式被叠氮化，即被活化，可用于肽的固相合成等。

== 三、α-COOH和α-NH<sub>2</sub>共同参与的反应 ==

=== 1. 与水合茚三酮反应 ===
     水合茚三酮 + <sup>+</sup>H<sub>3</sub>'''NCRC'''OO<sup>--</sup> ---<sup>Δ</sup>→ '''N'''H<sub>3</sub>↑ + '''C'''O<sub>2</sub>↑ + '''RC'''HO + H<sup>+</sup> + 还原茚三酮

     '''N'''H<sub>3</sub>  + 还原茚三酮 + 水合茚三酮 → '''紫色共振复合物'''

     可测量570 nm处的吸收峰检验aa含量。Pro&Hyp在第一步即生成黄色化合物，并无法进行第二步。

=== 2. 成肽 ===

==== a. 2Gly ---<sup>热乙二醇</sup>→二酮吡嗪 ====

==== b. 肽的固相合成 ====
如图（包括作者手写文本和AI生成的.svg文件截出的位图）。常用的保护基就是Fmoc基、Boc基等。
[[文件:肽固相合成示意图.png|缩略图|肽固相合成示意图]]

== 四、R基参与的反应 ==

=== 1. Tyr：酚基 ===

==== a. 邻位亲电取代 ====
     碘化、硝化，如形成甲腺原氨酸。

==== b. Pauly反应 ====
邻位上和对氨基苯磺酸的重氮盐形成橘黄色化合物。(His也行)

==== c. Millon反应 ====
     与热的Hg(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>的亚硝酸溶液反应，生成红色化合物。

==== d. Ehrlich反应 ====
     与对二甲基氨基苯醛的盐酸溶液反应，生成蓝色化合物。

==== e. Salkowski黄蛋白反应 ====
     与沸浓硝酸形成黄色化合物。(Phe也可)

=== 2. His：咪唑基 ===

==== a. Pauly反应 ====
与重氮苯磺酸形成红色化合物。*(Tyr也行)

<nowiki>*</nowiki>：据杨荣武老师的数字资源，这反应的产物是樱红色的，不过某老师讲义认为是棕红色的。但大约没有神经病会在这种地方设题。

==== b. 配位 ====
     组氨酸的咪唑氮具有孤对电子，可与空电子轨道配位，例如Ni<sup>+</sup>(此即固定化金属阳离子层析的原理)，或其他某些过渡金属离子。

=== 3. Arg：胍基 ===

==== a. Sakaguchi(坂口)反应 ====
     与α-萘酚和次氯酸钠/次溴酸钠生成桃红色物质。

==== b. 与环己二酮反应 ====
     与环己二酮可逆缩合。

=== 4. Met：甲硫基 ===

==== a. 与一碘甲烷反应 ====
     ---S---CH<sub>3</sub> + CH<sub>3</sub>I → ---S(CH<sub>3</sub>)<sub>2</sub>（可逆地生成锍盐。若用标记的CH<sub>3</sub>I进行此反应，则一轮可逆反应后标记的C有50%的可能留在Met中，可以用于标记Met）

=== 5. Trp/Tyr：Floin-Ciocalteu反应/Folin-酚反应 ===
     还原磷钨酸盐和磷钼酸盐，产生蓝色的钨蓝和钼蓝。

=== 6. Trp：吲哚基 ===

==== a. 水合乙醛酸反应/Hopkins-Cole反应 ====
     与水合乙醛酸的硫酸溶液反应，生成紫色物质。

==== b. 与对二甲基氨基苯甲醛反应 ====
     生成蓝色物质。

=== 7. Phe ===

==== a. Salkowski黄蛋白反应 ====
与沸浓硝酸形成黄色化合物。

=== 8. Cys：巯基 ===

==== a. 电离：活化 ====

==== b. 硫醇-二硫化物交换 ====

==== c. 与氮丙啶(乙撑亚胺)反应 ====
     生成AECys，具有ε-氨基，可被胰蛋白酶切割。

==== d. 配位 ====
     例如一些R-Hg<sup>+</sup>型一价有机汞试剂，可使一些Cys硫蛋白变性。

===== e. 氧化 =====

====== i. 空气氧化：—SH + —SH → —S—S— ======

====== ii. 强氧化剂氧化：—SH or —S—S— → —SO<sub>3</sub><sup>—</sup>(磺基丙氨酸) ======

===== f. 烃基化：与卤代烃及其衍生物反应 =====
例：---S<sup>--</sup> + ICH<sub>2</sub>CH<sub>3</sub> → ---SCH<sub>2</sub>CH<sub>3</sub> + I<sup>--</sup>。


本文主要参考了作者的大脑（这很不靠谱）、王镜岩等的《生物化学》上册第三版、杨荣武主编的《生物化学原理》第四版。

P.S. 由于作者非常菜，并且化学非常不好，机理之类属实无能为力，有问题在所难免，麻烦大家纠正。

图片使用了Times New Roman和Google和Adobe开发的思源宋体。