Синтез аминокислот по Штреккеру: метод получения α-аминонитрилов из альдегидов, цианида и аммиака. Промышленное производство метионина. Химия и механизм реакции.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Метод синтеза аминокислот
Method for the synthesis of amino acids
Синтез аминокислот Штрекера, также известный просто как синтез Штрекера, — это метод получения аминокислот посредством реакции альдегида с цианидом в присутствии аммиака. Реакция конденсации приводит к образованию α-аминонитрила, который затем гидролизуется с образованием целевой аминокислоты. Этот метод используется в промышленном производстве рацемического метионина из метионаля.
The Strecker amino acid synthesis, also known simply as the Strecker synthesis, is a method for the synthesis of amino acids by the reaction of an aldehyde with cyanide in the presence of ammonia. The condensation reaction yields an α aminonitrile, which is subsequently hydrolyzed to give the desired amino acid. The method is used for the commercial production of racemic methionine from methional.
Механизм реакции
В первой части реакции карбонильный кислород альдегида протонируется, за которым следует нуклеофильная атака аммиака на карбонильный углерод. После последующего обмена протонами из промежуточного иона иммония отщепляется вода. Затем ион цианида атакует иминный углерод, образуя аминонитрил. Во второй части синтеза Штрекера нитрильный азот аминонитрила протонируется, а нитрильный углерод подвергается атаке молекулой воды. После обмена протонами и нуклеофильной атаки воды на бывший нитрильный углерод формируется 1,2-диаминодиол. Затем аммиак элиминируется после протонирования аминогруппы, и, наконец, депротонирование гидроксильной группы приводит к образованию аминокислоты.
In the first part of the reaction, the carbonyl oxygen of an aldehyde is protonated, followed by a nucleophilic attack of ammonia to the carbonyl carbon. After subsequent proton exchange, water is cleaved from the iminium ion intermediate. A cyanide ion then attacks the iminium carbon yielding an aminonitrile. In the second part of the Strecker synthesis, the nitrile nitrogen of the aminonitrile is protonated, and the nitrile carbon is attacked by a water molecule. A 1,2 diamino diol is then formed after proton exchange and a nucleophilic attack of water to the former nitrile carbon. Ammonia is subsequently eliminated after the protonation of the amino group, and finally the deprotonation of a hydroxyl group produces an amino acid.
История
Немецкий химик Адольф Штрекер открыл ряд химических реакций, приводящих к образованию аминокислоты из альдегида или кетона. Использование аммиака или солей аммония в этой реакции дает незамещенные аминокислоты. В оригинальной реакции Штрекера ацетальдегид, аммиак и цианистый водород вступают в реакцию с образованием аланина после гидролиза. Использование первичных и вторичных аминов вместо аммиака позволяет получать N-замещенные аминокислоты. Также были разработаны асимметричные катализаторы. Асимметричная реакция Штрекера была впервые описана Харадой в 1963 году. Первый асимметричный синтез с использованием хирального катализатора был опубликован в 1996 году, однако в 2023 году публикация была отозвана.
The German chemist Adolph Strecker discovered the series of chemical reactions that produce an amino acid from an aldehyde or ketone. Using ammonia or ammonium salts in this reaction gives unsubstituted amino acids. In the original Strecker reaction acetaldehyde, ammonia, and hydrogen cyanide combined to form after hydrolysis alanine. Using primary and secondary amines in place of ammonium was shown to yield N substituted amino acids. or asymmetric catalysts have been developed. The asymmetric Strecker reaction was reported by Harada in 1963. The first reported asymmetric synthesis via a chiral catalyst was published in 1996. However, this was retracted in 2023.
Коммерческий синтез аминокислот
Существует несколько методов синтеза аминокислот помимо синтеза Штрекера.
Several methods exist to synthesize amino acids aside from the Strecker synthesis.