結構生物化學/有機化學/生物化學中的重要有機反應/肽鍵
肽鍵（或醯胺鍵）是生物化學中最重要的一種反應，因為它是在氨基酸形成蛋白質時使用的鍵。 當第一個氨基酸的氨基與第二個氨基酸的羧基結合時，氨基酸會與其他氨基酸形成肽鍵。 形成的二肽會隨後失去水分子。 由肽鍵連線的氨基酸鏈稱為多肽鏈，而每個單獨的氨基酸被稱為殘基。 這些鏈隨後會由於各種內部和外部力而摺疊，最終形成蛋白質。
肽鍵的穩定性是由於醯胺的共振。 透過共振，氮能夠將它的孤對電子捐獻給羧基碳，並將電子從羧基雙鍵推向氧，形成氧陰離子。 這種共振效應非常穩定，因為電子可以離域到多個原子，其中一個特別穩定的共振結構包含高度電負性的氧作為陰離子。 C-N 鍵的雙鍵特徵導致鍵相對較短（1.32 埃，而純 C-N 鍵的正常長度為 1.47 埃）。 肽鍵的雙鍵共振形式有助於增加穩定性並減少該鍵的旋轉。 部分雙鍵特徵會根據其所在的環境而增強或減弱。 例如，在疏水環境中，雙鍵形式會受到很大抑制，因為雙鍵形式在氮上帶正電荷，在氧上帶負電荷。
部分雙鍵導致醯胺基團呈平面狀，從而使其處於順式或反式構象。 在順式構象中，兩個 α 碳原子位於肽鍵的同側。 在反式構象中，這些基團位於肽鍵的異側。 當蛋白質處於展開狀態時，肽基團可以自由異構化，因此經常處於兩種構象。 然而，這在摺疊狀態中並不成立，在摺疊狀態中，除了極少數例外，每個位置只佔據一種構象。 在肽鍵中，絕大多數處於反式構象，順式與反式比例約為 1:1000。 反式構象比順式構象更受青睞，因為反式構象中連線到 α 碳原子上的基團之間存在較少的位阻。
與剛性的肽鍵不同，連線氨基與 α 碳原子的鍵和連線 α 碳原子與羰基碳原子的鍵都是單鍵。 這些兩個鍵可以繞醯胺鍵自由旋轉，從而使其可以採取多種取向。 這些兩個鍵的旋轉自由度增加使蛋白質能夠以多種形狀摺疊。 每個鍵的旋轉程度可以透過它們的扭轉角來量化。 扭轉角定義在 -180 到 +180 之間。 扭轉角也稱為二面角。 氮與 α 碳原子之間鍵的旋轉角度稱為 φ 角，而 α 碳原子與羰基碳原子之間鍵的旋轉角度稱為 ψ 角。 從氮原子順時針移動到 α 碳原子，或從羰基碳原子移動到 α 碳原子，在拉曼圖上會產生正值。 拉曼圖說明了多肽的各種取向，並顯示了基於 φ 和 ψ 值不可能存在的特定取向，因為原子之間的空間位阻。 在某些 φ 和 ψ 值下，某些結構可能不存在，因為原子之間會發生碰撞。
總反應涉及兩種氨基酸的反應，該反應由體內酶催化，生成兩種氨基酸的組合和一個水分子。
形成肽鍵的反應涉及將一個氨基酸（N 端）的氨基與另一個氨基酸（C 端）的羧基反應。 肽鍵是一種脫水反應或縮合反應，意味著它在反應過程中會釋放一個水分子。 由肽鍵形成的分子稱為醯胺。
在水的存在下，肽鍵會自發斷裂； 這就是醯胺水解。 這是因為肽反應具有一個平衡，該平衡推動反應朝水解方向（反向進行），這意味著反應是吸能反應，需要能量才能進行。 儘管這種反應需要能量輸入，但肽鍵仍然是穩定的鍵，因為水解速率非常慢。 酶促進活生物體中肽的水解反應形成蛋白質。
水解反應非常緩慢，因為氨基與羧基之間的鍵由於共振而非常穩定。 氮上的孤對電子會捐獻電子給羰基。 共振降低了親電性，並穩定了形成肽鍵的羰基。 儘管肽鍵很穩定，但它們仍然可以發生反應。 肽鍵的反應包括在羰基碳上的攻擊和四面體中間體的形成。
為了在特定氨基酸殘基之間形成肽鍵，氨基酸的官能團必須受到保護。 氨基端通常使用苯甲氧羰基（或 Cbz）進行封閉。 然後，氨基可以透過使用 H2 和 Pd-C 試劑的氫解反應恢復。 另一種常用的氨基保護基團是 1,1-二甲基乙氧羰基（或叔丁氧羰基，Boc）。 它可以在酸性條件下（例如，用 HCl）去除。 在另一端，羧基端可以透過形成酯進行保護。 羧基端的脫保護可以透過用鹼處理來實現。 多肽可以透過在二環己基碳二亞胺 (DCC) 的幫助下，使一個氨基保護的氨基酸與另一個羧基端受保護的氨基酸偶聯來合成。
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