Файл: Шамин А.Н. Развитие химии аминокислот.pdf

производное и-оксибензойпой кислоты. Однако на осно­ вании собственных экспериментальных данных Барту пришлось отказаться от этого утверждения. Оказалось, что амппо-га-оксибепзойная кислота, также как ампнобепзойная, амппосалицпловая и ампногпдрокоричная кисло­ ты, образует некристаллические продукты [85]. На оспованпи этих эмпирических наблюдений можно было судить о поведении аминогруппы в соединении, и Барт сделал сле­ дующее заключение о строении тирозина, оказавшееся пра­ вильным: «Кажется наиболее вероятным рассматривать тирозин как оксифениламипопроппоповуго кислоту» [85].

Однако решение об отнесении той или иной аминокис­ лоты к соответствующему, лишенному аминогруппы произ­ водному, еще не было ответом на вопрос о расположении отдельных атомов в молекуле аминокислоты. Здесь даль­ нейшее развитие представлений оказалось полностью за­ висящим от развития теории строения в целом.

Барт в своих работах уже руководствовался теорией строения. Но и использование представлений структурной химии для объяснения строения аминокислот ие всегда сра­ зу было успешным. Наиболее показательна в этом отноше­ нии история установления строения цистина. В ней наи­ более полно проявились слабые и сильные стороны методо­ логических подходов, основанных на теоретических пред­ ставлениях и па использовании эмпирических данных.

Впервые структурную формулу цистина попытались вы­ вести в 1871 г. Д. Дыоар и Э. Гемджи [86]. В основу своих построений они положили следующие экспериментальные данные: цистии после обработки азотистой кислотой мож­ но было перевести в соединение серебра, которое они приня­ ли за ппруват; нагревание цистина со щелочью при 150° С приводит к выделению аммиака и свободной серы; при дей­ ствии водорода образовывается сероводород. Для объясне­ ния этих превращений английские химики предложплп формулу CH2N H ,-C S-C O O H .

Через десять лет Бауман и Прёйсе [87], на основа­ нии наблюдений о выделении собаками бромфенплмеркаптаповой кислоты после введения бензола, предложили для нее формулу:

NHa

I

Br-CnHd-S-C-COOH

I

СНз

59

из которой была выведена формула цистина:

NH2

I

IIS—С—соон

I

СНз

Эта формула была подкреплена аналитическими данными (в отличие от формулы Дьюара и Гэмджи). Бауман и Прёйсе сомневались в правпльиости формулы англичан, так как цистин никогда не разлагался с образованием ме­ тиламина [87].

В 1884 г. Э. Кюльц снова вернулся к рассмотрению ана­ литических данных, неудовлетворенный приблизительно­ стью анализов Баумана п Прёйсе. Проведя тщательный анализ очищенных препаратов цистина, он сделал вывод:

«Анализ показал низкое содержание водорода для форму­ лы C3H7NSO2, но это содержание соответствовало формуле C3H6NS02, которая противоречит правилам. Верна ли она пли должна быть удвоена окончательно, может решить син­ тез цистина» [64].

Утверждение об удвоении формулы цистина вновь по­ ставило под сомнение уже выведенные структурные форму­ лы. Таким образом, если они сначала исходили не только из аналитических данных, но и из поведения вещества в ряде реакций, то возвращение к анализам опровергло каза­ лось бы обоснованные построения. Подобные исторические инверсии не редкость и характерны для самых разных фаз развития органической химии. Однако эти пиверсии не за­ кономерны, так как на примере изучения ряда аминокис­ лот, проведенного в эти же годы, мы видим, что тщатель­ ность проведения анализов и получение точных эмпири­ ческих формул снижает ошибки в использовании других данных, в том числе результатов синтеза при выведении структурных формул.

Примером использования данных по превращениям со­ единения для построения его структурной формулы может служить упоминаемая выше работа Зутера [68] и критика ее Бауманом [87]. Зутер обнаружил, что в процессе попы­ ток выделения цистина из гидролизата роговой ткани обра­ зовывалось промежуточное соединение, дающее голубое окрашивание с хлорным железом и фиолетовое с суль­ фатом меди. Эти реакции давала Р-тиомолочиая кислота SH—СН2—СН2—СООН, Бауман дал наблюдению Зутера

60

совершенно неожиданное толкование: он предположил, что тпомолочная кислота, этплсульфид, меркаптаповая кисло­ та, а также и цистин имеют общее исходное, содержащееся в белках,— тиоаспарагиновую кислоту:

SI-I

I

НООС—СНа—С—СООН

NHa

Виккери и Шмидт отметили, что «создание этой формулы явилось итогом изучения цистина в течение 85 лет» [58]. Но это утверждение не совсем верно. Уже в 1884 г. Баумап получил экспериментальное доказательство правильности эмпирической формулы цистина, предложенной Тауловым (CoHiaNaOiSa), а также утверждения Кюльца об удвоении формулы. Результатом этого было выведение двух фор­ мул (ие окончательных) для цистина и цистеина:

НООС—С—S—S—С—СООИ и НООС—C -SH

Эти формулы — более важный итог изучения цистина, нежели «тиоаспарагпновый» вариант Баумана. Именно их можно назвать итогом 75 лет изучения цистина 8.

Гораздо быстрее произошло установление строения феиплалаптша. Шульце и Барбперп, изучив свойства кристал­ лического препарата фенилаланппа, сразу же отметили не­ сколько принципиальных обстоятельств. Они установили формулу повой аминокислоты: CnHiiNO;, [46]. Ее окисле­ ние сопровождалось образованием, как отш полагали, аминобеизойпой кислоты; при сухой перегопке выделялся фепилэтплампп. Шульце и Барбперп сделали уверенный вы­ вод: «Наша аминокислота должна быть амипофенилпропионовой кислотой» [88]. Эта легкость установления принципа строения аминокислоты, гораздо более сложной, чем, на­ пример, лейцип, объяснялась успехами в изучении свойств ароматических соединений. Одиако факт открытия новой ароматической аминокислоты в гидролизате белка привел к появлению спекулятивных предположеппй о строении

8Эти формулы впервые описывали существоваппе двух аминокис­ лот, содержащих серу,— цистина и цистеина. Формула цистина предусматривала возможность образования дисульфпдного мо­ стика, правильное положение которого было определено позднее.

61

белка, подобных гипотезе Ф. Тпмана: «Производные бен­ зойной кпслоты п бензальдегида, получаемые при окисле-

ппп белковых веществ, свидетельствуют о том, что остаток белкового вещества является монозамещеиными продукта­ ми бензола» [89].

Строение фенилаланина можно было, однако, предста­ вить себе в виде одного из четырех изомерных соединений. И здесь у Шульце и Барбиерп уверенность отсутствовала. Э. Позеп на основании определений точек плавления изо­ меров пытался идентифицировать фенилаланин, но опреде­ ленных заключений ему сделать не удалось (в частности, он отрпцал возможность существования а-ампнопропионо- вого остатка) [90].

Вслед за этим определенность была внесена и в вопрос о строении дпампнокпслот. При решении проблемы строе­ ния глутампповой кпслоты основным приемом идентификацпп было сопоставление продуктов превращений глутами­ новой кислоты с известными уже структурами алифатичес­ ких кислот. Ключевой структурой была так называемая «глутаповая» кислота, полученная Риттхаузеном при окпсленпп глутампповой кислоты. Эта кислота была восстанов­ лена В. Дпттмаром подпстоводородной кислотой в соедине­ ние [91], которое В. В. Марковппков определил как триметнленцпанпд пли (CN—СН2—СН2—СН2—CN) [92] — продукт его гидролиза. Впоследствии Л. Вольфом путем синтеза, абсолютно бесперспективного с препаративной точки зреппя, было доказано, что «глутановая» кислота является а-оксиглутаровой кислотой. Вольф синтезировал также глутаминовую кислоту пз левулиновой через про­ межуточный окспм, чем доказал ее структуру [93].

Первые синтезы аминокислот, открытие аминокислот в составе белков, изучение свойств аминокислот и первые за­ ключения об их строении создали предпосылки для созда­ ния современной химии аминокислот. Этот процесс был связан с решением проблемы строения белка и повлек за собой установление критериев определения природных аминокислот, создания общих методов синтеза и анализа, создание основ стереохимии аминокислот и первых методов разделения оптических изомеров. Эта огромная работа, на­ чатая в конце XIX в. работами Л. Пастера, Э. Дрекселя, Э. Шульце, А. Штреккера и других, была осуществлена Э. Фишером, одним из основателей современной биоорганической химии.

62

Л И Т Е Р А Т У Р А

1.A. Hide. The Development of Modern Chemistry. New York, 1970, p. 165.

la. A. Strecker. Ueber die kiinslliche Bildung der Milchsaure und einen neuen dem Glycocoll homologen Korper.— Ann., 75, 27 (1850).

2.E. von Gorup-Bezanez. Ueber die chemischen Bestandteile einiger

Driisensafte.— Ann, 98, 1 (1856).

3.II. Kolbe. Ueber die chemische Constitution des Asparagins und der Asparaginsaure.— Ann., 121, 232 (1862).

6.W. II. Perkin, B. F. Duppa. Ueber die Einwirkung des auf Essigsaure.— Ann, 108, 106 (1858).

7.A. Cahours. Rechercbes sur les acides amides, des acides monobasiques.— C. r. Acad. Sci., 44, 567 (1857).

8.R. Piria. Rechercbes sur la constitution de l’asparagine et de

10.A. Dessaignes. Nouvelles rechercbes sur l’acide hippurique, l’acide benzoique et le sucre de gelatine.— C. r. Acad. Sci., 21, 1224 (1845).

11.A. Dessaignes. Formation d’acide aspartique avec le bimalate, d’ammoniaque.— C. r. Acad. Sci., 30, 324 (1850).

12.L. Pasteur. Memoire sur les acides asparatique et malique.— Ann. chim. phys., [3], 34, 30 (1852).

13.L. Pasteur. Nouvelles rechercbes sur les relations qui peuvent exister entre la forme cristalline, la composition chimique et pheno-

mene rotatoire moleculaire.— Ann. chim. phys., [3], 38, 437 (1853).

14.I. Liebig. Baldriansiiure und ein neuer Korper aus Kasestoff.—

Ann, 57, 127 (1846).

15.A. C. Leyer, F. Roller. Zerzetzungsproducte der Fedem, Igelsta-

cheln, I-Iaare, des Globulins, Hamatins und der Fliigeldecken der Maikafer mit verdiinnter Schwefelsaure.— Ann, 83, 332 (1852).

16.A. Chevallier, I. L. Lassaigne. Ueber eine neue organische Substanze, welche die Materie gewisser Tuberkeln der Schleimhaute von dem Darmkanal, dem Herz, der Leber ausmacht.— Chem. Pharm. Centralb, 22, 717 (1851).

17.E. Baumann. Ueber die Bildung von Hydroparacumarsaure aus

Tyrosin.— Ber, 12, 1450 (1879).

18.C. Wicke. Ueber Tyrosin.— Ann, 101, 314 (1857).

19. E. Baumann. Ueber Cystin und Cystein.— Z. physiol. Chem, 8,

299(1884).

20.E. Baumann. Ueber die schwefelhaltigen Derivate der Eiweisskor-

per und deren Beziehungen zu einander.— Z. physiol. Chem, 20,

583 (1895).

21.E. Baumann, C. Preusse. Zur Kenntniss der synthetischen Processe im Thierkorper.— Z. physiol. Chem, 5, 309 (1881).

63

22.F. T. Frerichs. G. Stadeler. Ueber das Vorkommcn von Leucins uiid

'L'vrosin in dor menschlichen Leber.— Milt, natiuTorsch. Ges. Zu­ rich, 3, 80 (1855).

23.F. T. Frerichs, G. Stadeler. Ueber das Vorkommen von Loucin und

Tyrosin im Thierischen Organismus.— Milt, nanrforsch. Ges. Zu­ rich, 4, SO (1855).

24.J. Neukomm. Ueber das Vorkommen von Leucin, Tyrosin uiid andere Umsalzsloffen in menschlichen Korper bei Krankheiten.— Arch. Anat. Physiol., 1860, 1.

25.C. Bbdeker. Das Alkaplon; ein Beitrag zur Frage: welche Slolfe des Darns konnon aus einer alkalischen Kupferoxydlosung roducieren? — Ann., 117, 98 (1861).

26.G. Stadeler. Untcrsnchungen iiber das Fibroin, Spongin und Chilin

nebst Bemerknngeu iiber den Ihierischen Schleim.— Ann., Ill,

12 (1859).

27.G. Stadeler. Ueber das Tyrosin.— Ann., 116, 57 (1860).

27a. R. Schmidt, O. Nasse. Beitrag zur Kenntniss des Tyrosins.— Ann.,

133, 211 (1865).

28. L. Barth. Notiz iiber Tyrosin.— Ann., 163, 296 (1872).

29. L. Barth. Zur Geschichte des Tyrosins.— Ann., 136, 110 (1865).

30.L. Barth. Uber der Constitution der Phloretinsaure und des Tyro­ sin s.-A n n ., 152, 96 (1869).

31.E. Posen. Notiz iiber Amidohydrozimmtsaure (Plienylamido-Pro- pionsaure).— Ann., 195, 143 (1879).

454 (1866).

35.И. Ritthaasen. Asparaginsaure und Glutaminsaure, Zersetzungsprodukle des Leguniins beim Kocben mit Schwefelsaure.— J. prakt. Chem., 106, 445 (1869).

36.II. Hlasiwetz, J. IJabermann.— Ann., 169, 150 (1873).

37.H. Rltthausen. Ueber die Glutaminsaure, das Zersetzungsprodukt der Glutaminsaure.— J. prakt. Chem., 103, 239 (1868).

38.W. Kreusler. Asparaginsaure als Zersetzungsprodukt Thierischer

Proteinstoffe.— J. prakt. Chem., 107, 240 (1869).

39.P. Schiitzenberger, A. Bourgeois. Recherches sur la constitution

de la fibroine et de la soie.— C. r. Acad. Sci., 81, 1191 (1875).

40.A. H. Шамин. Развитие химии белка. М., «Наука», 1966.

41.Р. Schiitzenberger. Memoire sur les matieres albuminoides.—

Ann. chim. phys., [5], 16, 289 (1879).

42. T. Weyl. Sur Kenntniss der Seide. I.— Ber., 21, 1407 (1888).

43.N. Lubavin. Ueber die kiinstliche Popsin-Verdauung des Caseins und die Einwirkung von Wasser auf Eiweisssubstanzen.— F. Hop- pe-Seyler’s Med.-Chem. Untersuchungen (1866—1871). 1871, S. 463.

44.E. Schulze, J. Barbieri. Correspondenzen.— Ber. chem. Ges., 12,

64