Аминокислоты, пептиды и белки - Дэвени Т., Гергей Я. 1976

Газохроматографический анализ производных аминокислот. Состояние проблемы. Возможности и ограничения метода
Свойства производных аминокислот
Получение производных аминокислот

Поскольку свободные аминокислоты имеют структуру цвиттер-иона, они представляют собой сильно полярные соединения с очень низким давлением паров и, следовательно, не пригодны для газохроматографического анализа. Устраняя электрический заряд, их превращают в более летучие соединения, причем это достигается различными способами. Однако для ГХ необходимо, чтобы образующиеся производные были не только достаточно летучими, но и обладали бы высокой термостабильностью. Чем более полярны производные, тем они более устойчивы к нагреванию, причем с увеличением полярности органических соединений увеличивается их время удерживания на колонке. Однако, как следует из соотношения между временем удерживания и температурой разделения, для того, чтобы получить величины удерживаемых объемов одного порядка, рабочую температуру нельзя выбирать произвольно. Это достаточно важный момент, поскольку при низкой термостабильности веществ в системе могут происходить неконтролируемые процессы разложения. При этом сигнал исчезает не всегда, часто он уменьшается, и появляется множество пиков. С точки зрения качественного и количественного аминокислотного анализа эти эффекты очень неблагоприятны, так как любое увеличение числа пиков затрудняет оценку хроматограммы. В связи с этим существуют определенные принципы химического превращения аминокислот.

Прежде всего в результате данной обработки каждая природная аминокислота должна превращаться в специфическое производное. Если из разных аминокислот образуются идентичные продукты, то ясно, что соответствующая методика становится непригодной. К тому же желательно, чтобы реакции протекали количественно или по крайней мере с высокими выходами. Когда выходы разных аминокислотных производных значительно отличаются, при неблагоприятном соотношении компонентов смеси возникают серьезные осложнения в детектировании определенных аминокислот. Вопрос о количественной воспроизводимости образующихся производных мы обсудим ниже в связи с проблемой количественного анализа.

Совершенно очевидно, что число необходимых для превращения стадий должно быть минимальным, так как в результате многочисленных операций могут происходить большие потери и воспроизводимость экспериментов будет ухудшаться. В идеале было бы желательно производить модификацию аминокислот в одну стадию, но в случае полифункциональных аминокислот, как правило, на это рассчитывать не приходится. Большое число реакций при модификации не выгодно и с другой точки зрения: обычно в аминокислотном анализе используются очень небольшие количества материала — несколько микромолей или даже меньше. Следовательно, превращение аминокислот необходимо проводить на микроуровне. С помощью газохроматографических детекторов с обычной чувствительностью определять такие небольшие количества довольно легко. К тому же вполне возможно, по крайней мере теоретически, увеличить чувствительность методов детектирования. Поэтому в настоящее время основные трудности связаны не с газохроматографическим детектированием производных аминокислот, а с микропрепаративным превращением аминокислот.

По химическим принципам многочисленные методы получения производных аминокислот можно разделить на две большие группы. К первой группе относятся методы, при использовании которых молекула аминокислоты как таковая не затрагивается — ее функциональные группы блокируются так называемыми защитными группировками. Методикам защиты аминокислот посвящена обширная литература. Для второй группы методов характерно существенное изменение молекулы аминокислоты, причем эта группа в свою очередь подразделяется на подгруппы. При химическом превращении одна или несколько функциональных групп аминокислоты замещаются на менее полярные группы или элиминируются в ходе направленной деградации молекулы аминокислоты. Пиролиз в этом смысле составляет исключение; он приводит к полному разрушению исходного соединения.

Возможности качественного и количественного анализа аминокислот с помощью ГХ и связанные с этим проблемы можно обсуждать только после того, как будут подробно рассмотрены известные в настоящее время методики превращения аминокислот. В результате быстрого развития этой области многие из них уже устарели. В деталях мы рассмотрим лишь несколько наиболее важных методов. Обзор соответствующих исследований, выполненных к настоящему времени, представлен в табл. 14, однако сводку данных, приведенную в ней, нельзя считать исчерпывающей.