Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Стрекеровский синтез
Названный в честьАдольф Стрекер
Тип реакцииРеакция замещения
Идентификаторы
Портал органической химииСтрекер-синтез
Идентификатор онтологии RSCRXNO: 0000207

Стрекер аминокислотного синтеза , также известный просто как синтез Штреккера, представляет собой способ для синтеза аминокислот по реакции альдегида с хлористым аммонием в присутствии цианида калия . В результате реакции конденсации образуется -аминонитрил, который впоследствии гидролизуется с получением желаемой аминокислоты. [1] [2] Этот метод используется в коммерческих целях для производства рацемического метионина из метионаля . [3]

Strecker-Synthese Übersicht V3.svg

В то время как использование солей аммония дает незамещенные аминокислоты, первичные и вторичные амины также дают замещенные аминокислоты. Аналогичным образом использование кетонов вместо альдегидов дает α, α-дизамещенные аминокислоты. [4]

Механизм реакции [ править ]

В первой части реакции карбонильный кислород альдегида протонируется с последующей нуклеофильной атакой аммиака на карбонильный углерод. После последующего протонного обмена вода отщепляется от промежуточного иминиевого иона . Затем цианид-ион атакует иминиевый углерод с образованием аминонитрила.

Механизм Стреккеровского синтеза, часть 1.

Во второй части синтеза Штрекера азот нитрила аминонитрила протонируется, а углерод нитрила атакуется молекулой воды. Затем после протонного обмена и нуклеофильной атаки воды на бывший нитрильный углерод образуется 1,2-диамино-диол. Аммиак впоследствии удаляется после протонирования аминогруппы, и, наконец, при депротонировании гидроксильной группы образуется аминокислота .

Механизм синтеза Штрекера.

Одним из примеров синтеза Стрекера является синтез производного L-валина в масштабе нескольких килограммов, исходя из метилизопропилкетона : [5] [6]

Асимметричные реакции Стрекера [ править ]

Асимметричные реакции Стрекера хорошо развиты. При замене аммиака на (S) -альфа-фенилэтиламин в качестве хирального вспомогательного вещества конечным продуктом реакции был хиральный аланин . [7]

Каталитическая асимметричная реакция Стрекера может быть осуществлена ​​с использованием катализаторов на основе тиомочевины . [8] В 2012 году катализатор на основе BINOL был использован для получения хирального цианидного аниона. [9]

Каталитический асимметричный синтез Штрекера.

История [ править ]

Немецкий химик Адольф Стрекер открыл серию химических реакций , в результате которых образуется аминокислота из альдегида или кетона . [10] [11] Использование аммиака или солей аммония в этой реакции дает незамещенные аминокислоты. В исходной реакции Стрекера ацетальдегид , аммиак и цианистый водород объединились с образованием после гидролиза аланина . Было показано, что использование первичных и вторичных аминов вместо аммония дает N-замещенные аминокислоты. [11]

Классический синтез Стрекера дает рацемические смеси α-аминокислот в качестве продуктов, но было разработано несколько альтернативных процедур с использованием асимметричных вспомогательных веществ [12] или асимметричных катализаторов [13] [14] .

Об асимметричной реакции Стрекера сообщил Харада в 1963 году. [15] О первом асимметричном синтезе с использованием хирального катализатора было сообщено в 1996 году [16].

Коммерческий синтез аминокислот [ править ]

Существует несколько методов синтеза аминокислот помимо синтеза Стрекера. [17] [3]

Коммерческое производство аминокислот обычно зависит от мутантных бактерий, которые перепроизводят отдельные аминокислоты, используя глюкозу в качестве источника углерода. В противном случае аминокислоты производятся путем ферментативного превращения синтетических промежуточных продуктов. 2-Аминотиазолин-4-карбоновая кислота является промежуточным продуктом в одном промышленном синтезе L- цистеина . Аспарагиновая кислота производится добавлением аммиака к фумарату с использованием лиазы. [3]

Один из самых старых методов начинается с бромирования α-углерода карбоновой кислоты. Нуклеофильное замещение с аммиаком затем преобразует алкилбромид к аминокислоте. [18]

Ссылки [ править ]

  1. ^ "дл-АЛАНИН". Органический синтез . 9 : 4. 1929. DOI : 10,15227 / orgsyn.009.0004 .
  2. ^ "а-аминоизобутириновая кислота". Органический синтез . 11 : 4. 1931. DOI : 10,15227 / orgsyn.011.0004 .
  3. ^ a b c Драуз, Карлхайнц; Грейсон, Ян; Климанн, Аксель; Криммер, Ханс-Петер; Лойхтенбергер, Вольфганг; Weckbecker, Кристоф (2006). "Аминокислоты". Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a02_057.pub2 .
  4. ^ Масумото, Сюдзи; Усуда, Хироюки; Сузуки, Масато; Канаи, Мотому; Шибасаки, Масакацу (май 2003 г.). «Каталитическая энантиоселективная реакция Стрекера кетоиминов». Журнал Американского химического общества . 125 (19): 5634–5635. DOI : 10.1021 / ja034980 + . PMID 12733893 . 
  5. ^ Kuethe, Джеффри Т .; Готье, Дональд Р .; Бейтнер, Грегори Л .; Ясуда, Нобуёси (сентябрь 2007 г.). «Краткий синтез ( S ) - N- этоксикарбонил-α-метилвалина». Журнал органической химии . 72 (19): 7469–7472. DOI : 10.1021 / jo7012862 . PMID 17713956 . 
  6. ^ Исходный продукт реакции 3-метил-2бутаноле с цианидом натрия и аммиака будет решена путем применения L-винной кислоты . Аминокислота выделяется в виде соли с дициклогексиламином .
  7. ^ Ван, Цзюнь; Лю, Сяохуа; Фэн, Сяомин (9 ноября 2011 г.). «Асимметричные реакции Стрекера». Химические обзоры . 111 (11): 6947–6983. DOI : 10.1021 / cr200057t . PMID 21851054 . 
  8. ^ Zuend, Стефан Дж .; Кафлин, Мэтью П .; Lalonde, Mathieu P .; Якобсен, Эрик Н. (октябрь 2009 г.). «Масштабируемый каталитический асимметричный синтез по Стрекеру неприродных α-аминокислот» . Природа . 461 (7266): 968–970. Bibcode : 2009Natur.461..968Z . DOI : 10,1038 / природа08484 . PMC 2778849 . PMID 19829379 .  
  9. ^ Ян, Хайлун; Сук О, Джунг; Ли, Джи-Ун; Юи Сон, Чунг (20 ноября 2012 г.). «Масштабируемые органокаталитические асимметричные реакции Штрекера, катализируемые генератором хирального цианида» . Nature Communications . 3 (1): 1212. Bibcode : 2012NatCo ... 3.1212Y . DOI : 10.1038 / ncomms2216 . PMID 23169053 . 
  10. ^ Стрекер, Адольф (1850). "Ueber die künstliche Bildung der Milchsäure und einen neuen, dem Glycocoll homologen Körper" . Annalen der Chemie und Pharmacie . 75 (1): 27–45. DOI : 10.1002 / jlac.18500750103 .
  11. ^ a b Стрекер, Адольф (1854 г.). "Ueber einen neuen aus Aldehyd - Ammoniak und Blausäure entstehenden Körper" . Annalen der Chemie und Pharmacie . 91 (3): 349–351. DOI : 10.1002 / jlac.18540910309 .
  12. ^ Дэвис, Франклин А .; Reddy, Rajarathnam E .; Портоново, Падма С. (декабрь 1994 г.). «Асимметричный синтез Штрекера с использованием энантиочистых сульфиниминов: удобный синтез α-аминокислот». Буквы тетраэдра . 35 (50): 9351–9354. DOI : 10.1016 / S0040-4039 (00) 78540-6 .
  13. ^ Иситани, Харуро; Комияма, Сусуму; Хасэгава, Йошики; Кобаяси, Шу (февраль 2000 г.). «Каталитический асимметричный синтез Штрекера. Получение энантиомерно чистых производных α-аминокислот из альдиминов и цианида трибутилолова или ахиральных альдегидов, аминов и цианида водорода с использованием хирального циркониевого катализатора». Журнал Американского химического общества . 122 (5): 762–766. DOI : 10.1021 / ja9935207 .
  14. ^ Хуанг, Цзинькунь; Кори, EJ (декабрь 2004 г.). «Новый хиральный катализатор для энантиоселективного синтеза Стрекера α-аминокислот». Органические буквы . 6 (26): 5027–5029. DOI : 10.1021 / ol047698w . PMID 15606127 . 
  15. ↑ Харада, Каору (декабрь 1963 г.). «Асимметричный синтез α-аминокислот с помощью синтеза Штрекера». Природа . 200 (4912): 1201. Bibcode : 1963Natur.200.1201H . DOI : 10.1038 / 2001201a0 . PMID 14089910 . S2CID 43857409 .  
  16. ^ Айер, Мани S .; Gigstad, Kenneth M .; Намдев, Ниведита Д .; Липтон, Марк (январь 1996). «Асимметричный катализ синтеза аминокислоты Strecker с помощью циклического дипептида». Журнал Американского химического общества . 118 (20): 4910–4911. DOI : 10.1021 / ja952686e . PMID 24178715 . 
  17. ^ Duthaler, Рудольф О. (январь 1994). «Последние разработки в стереоселективном синтезе α-аминокислот». Тетраэдр . 50 (6): 1539–1650. DOI : 10.1016 / S0040-4020 (01) 80840-1 .
  18. ^ МакМурри J (1996). Органическая химия . Пасифик Гроув, Калифорния, США: Брукс / Коул. п. 1064 . ISBN 978-0-534-23832-2.

См. Также [ править ]

  • Реакция Бюхерера – Бергса