Me preguntaba por qué la arginina no puede ser protonada en $\mathrm{pH\ 0}$ en todos los $\ce{N}$ átomos en la cadena lateral, ya que todos tienen un par de electrones libres. Como muestra esta imagen, sólo puede protonarse una vez.
¿Por qué no se protonan los otros dos átomos de nitrógeno de la cadena lateral? ¿Tiene algo que ver con la resonancia con el $\ce{C=N}$ ¿Doble enlace?
Puede ser difícil de ver en un dibujo 2D, pero simplemente no hay más pares solitarios disponibles en la arginina que los protonados en la forma $\ce{A}$ .
El grupo guanidina ( $\ce{H2N-C(=NH)-NHR}$ ) es isolobal a un grupo de urea, y de hecho la guanidina se comporta de forma muy parecida a la urea, excepto por las diferencias comunes entre $\ce{C=O}$ y $\ce{C=NH}$ . Los pares solitarios de $\ce{-NH2}$ y de $\ce{-NHR}$ participan activamente en resonancia con el $\ce{=NH}$ de doble enlace del grupo como una estructura de amida. Se puede decir de forma equivalente que esos pares solitarios se deslocalizan en el $\ce{C=N}$ $\pi^*$ MO. Por lo tanto, sólo el $\mathrm{sp^2}$ par solitario hibridado en el $\ce{=NH}$ El nitrógeno es básico de cualquier manera y puede ser protonado.
Por supuesto, usted puede protonar más la arginina teóricamente. Sin embargo, se necesitaría un medio superácido.
Técnicamente, no es un $\pi$ sistema porque esto no es un MO de 2 átomos. El HOMO y el LUMO deben tener ambos $E$ simétrico de la $C_{3}$ grupo de puntos.
Lo siento, creo que me he puesto demasiado técnico. El $pi$ La designación no se aplica aquí a menos que se ignoren los dos átomos de nitrógeno que con los pares solitarios. A $pi$ es para dos átomos. Pero eso es claramente parte del sistema conjugado. Para la exactitud, tendrías que mirar los orbitales moleculares de la frontera. Y para 3 átomos de nitrógeno alrededor de un carbono central, los orbitales p formarían un grupo puntual que no tiene nada con $pi$ simetría. El grupo es en realidad $D_{3}$ (Me equivoqué antes porque estamos viendo orbitales p). Por favor, ping si tengo que aclarar.
El grupo amino de la arginina en el terminal de la cadena lateral está más expuesto que el grupo amino incrustado, por lo que la posibilidad de que ese grupo amino terminal sea más protonado y el segundo es la carga de este grupo amino terminal está estabilizada por la resonancia, lo que hace que se estabilice más cuando se protonan.
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Ver la imagen que acabo de añadir mostrando la estructura en los diferentes niveles de pH @DHMO
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Si todos aceptan iones de hidrógeno, la molécula sería demasiado positiva...
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Relacionado con esto: Protonación de la guanidina y (las respuestas a) ¿Es la base conjugada del trinitrometano aromática (¿Qué es la aromaticidad Y)?
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básicamente esto
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Por lo que veo el átomo de N en el doble enlace se ve favorecido o es esto demasiado generalizado? @DHMO