塩酸水解の容器と原理を教えてください。

質問

タンパク質をアミノ酸に分解するため６ｍｏｌ／Ｌの塩酸で１１０℃で２４時間だそうです。

蒸発すると思うのですがどうするのですか。
塩酸で分解される仕組みを教えてください。他の酸ではダメですか。
２４時間という時間を要するのはどういう事ですか。
感覚的に分かりませんが６ｍｏｌ／Ｌの塩酸とはどんなものですか。使われますか。
宜しくお願いします。

回答No.1

Saturn5 · ベストアンサー

＞塩酸で分解される仕組みを教えてください。他の酸ではダメですか。
まず、酸であれば何でもいいです。
食品業者はリン酸を使うことが多いようです。
（不揮発性で少量では無害であることが確認されている）
基本的にＨ＋を付加することによって分子を破壊していくわけです。
ＯＨ－でも可能です。

＞２４時間という時間を要するのはどういう事ですか。
タンパク質はアミノ酸が立体的に結合した物質です。
特定のプロテアーゼならば比較的速やかに特定のアミド結合を切断しますが、
酸の場合はどこでも切断できるかわりに時間がかかります。
前者が適合するカギで適合するドアをあけつような感じです。数秒で開きますが、
１つのカギは１つのドアしか開きません。後者は針金でカギをあける感じです。
どのドアもあけることが可能ですが、１つのドアに１０分以上必要です。
温度を上げるのは加熱時間を短くするのが目的です。
７０℃以下では１週間以上かかるでしょう。

＞６ｍｏｌ／Ｌの塩酸とはどんなものですか
濃塩酸とうものが１２ｍｏｌ／Ｌです。
ですから、６ｍｏｌ／Ｌというのはかなり濃い塩酸ということができます。

この実験でわかることは塩酸の加水分解の能力ではなくて「酵素の偉大さ」
なのだと思います。

お礼

易しくてよく分かりました。
ですが加水分解の仕組みの方はそこまで消化されずにもう少しハードな化学用語を使ってもらっても私は判ると思うんですよ(^^)
プロトンがどう関与する反応機構なのか具体的にご教授願いたいのです。
その濃度の塩酸を使うと事は多いのでしょうか。値単独としては濃いと受けとめていいという事ですね。
１週間は驚きだし勉強になりました。そういう情報が楽しいです。
ありがとうございます。

回答No.5

ORUKA1951

＞反応機構がお分かりならばそちらをお願いします。
　反応機構は、教科書やネットで検索( https://www.google.co.jp/search?q=%E3%82%A2%E3%83%9F%E3%83%89%E7%B5%90%E5%90%88%20%E5%88%87%E6%96%AD%20%E6%A9%9F%E6%A7%8B%20%E9%85%B8 )すると出てくるので、あえて書きませんでしたが、
　⇒アミドの( http://www.yakugaku-tik.com/home/organic-chemistry/3-6-karubon-suantosono-you-dao-ti/3-6-5-amidono-fan-ying )
　⇒カルボン酸誘導体の加水分解( http://www.k5.dion.ne.jp/~mikecat/chem/chem070724a.pdf )
　などにあります。

　回答・・といっても、テストでの回答とは違い、質問者にとって何を答えればよいか考えながらですので、結構手間がかかるのですよ。時には質問者を叱責することもあるでしょう。それにめげたり反発していたら学べませんよ。

　そうならないように質問を工夫されると良いです。それ以外については回答済みですのでそちらを御参考に・・

お礼

全部見れません。ご親切ありがとうございます。

酸性下ですからアミノ基はプロトン化されています。あくまでもアミノ基として開裂してからプロトン化されるのでしょうか。
カルボニル酸素のプロトンはどうなるのですか。

めげる心配のないどんどん質問してくださいサイトのはずですが。めげるような回答は不要です。
それでいて全く解決になりませんでしたが、ご回答ありがとうございます。

回答No.4

ORUKA1951

オートクレーブを使われた経験があるとわかることで、煮詰まりませんよ。塩酸の濃度も変わりませんよ。110℃に加熱すると容器内は1.4気圧程度になりますし、塩化水素も密閉されているので気相液相平衡になりますよ。圧力鍋でも温度でコントロールすれば内部は沸騰しませんから同様です。
　とはいっても、実は110℃というのは塩酸と水の共沸混合温度ですから、還流装置をつけたフラスコで分解できます。・・・通常はこちらが多いでしょう。

　エステルにしろ、アミド結合にしろ平衡反応ですから大量の酸性(もしくはアルカリ)の水と時間をかけて平衡になるのを待たなければならない。
＞６ｍｏｌ／Ｌの塩酸とはどんなものですか。使われますか。
　ですから市販されています--7647-01-0|6mol/l塩酸|6mol/l Hydrochloric Acid|082-05421,084-05425| 製品詳細情報 SHS( http://www.siyaku.com/uh/Shs.do?dspCode=W01W0108-0542 )

　人の体内ではペプチラーゼ酵素を使って常温で特異的にタンパク質をモノマーに分解できます(エキソペプチラーゼ)が、酸の場合は非特異性で分解していきますし、末端のペプチドを攻撃するとすると、分子量の大きいペプチドには時間がかかるということ。

・気相/液相の相変化
・共沸
・蒸気圧/気体の溶解
・平衡/触媒
・酵素
・ペプチド結合/エステル結合
・酵素　基質特異性など・・
　科学は、断片的な知識ではダメです。すべて既存の知識のはずですが、それらを俯瞰的に見れないと
Q:蒸発すると思うのですがどうするのですか。
Q:塩酸で分解される仕組みを教えてください。他の酸ではダメですか。
Q:２４時間という時間を要するのはどういう事ですか。
Q:感覚的に分かりませんが６ｍｏｌ／Ｌの塩酸とはどんなものですか。使われますか。
という質問になってしまうのです。

お礼

回答ありがとうございました。反応機構がお分かりならばそちらをお願いします。

回答No.3

ORUKA1951

＞蒸発すると思うのですがどうするのですか。
　それはないでしょう。「１１０℃で・・」と自身で書かれている。110℃と言う温度は開放系では実現できない温度ですよ。オートクレーブ( https://www.google.com/images?hl=ja&q=%83I%81%5B%83g%83N%83%8C%81%5B%83u )か圧力鍋を使うことを意味しています。オートクレーブや圧力鍋では気化は抑えられますから、煮詰まったりとかはありません。<--- 110℃に気が付かなかったとしたら、ちょっと恥ずかしいよ。

　アミド結合/ペプチド結合は、アミノ基とカルボキシル基の脱水縮合で形成される結合で極めて強靭です。胃袋は年から年中pH2程度の塩酸(胃酸)にさらされているけど溶けない!!
　HCl:分子量36.5　6Mとして、約21～22%の塩酸、濃塩酸が38%そこいらですからそうとうに濃い塩酸です。

　エステル結合よりはるかに強い結合で、この結合自体は可逆反応ですから、大量の水の存在下で分離の方向に進めることが出来ます。高校程度の化学の実験の定番でナイロンの合成くらいは経験があると思いますが、結合するほうはあんなに簡単に結びつくが、それを切ろうとすると大変だということです。

★6M塩酸は、試薬や原料として調製済みのものが販売されています。

回答No.2

Tacosan

え～と....

酸触媒にしろ塩基触媒にしろ, 加水分解の反応機構自体は「検索すれば見つかる」レベルなんですけど....