تخليق الأحماض الأمينية ستريكر

📅 آخر تحديث: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 4 صور
الموسوعة الحرة

تُعرف طريقة ستريكر لتخليق الأحماض الأمينية ، أو ببساطة تخليق ستريكر، بأنها طريقة لتخليق الأحماض الأمينية عن طريق تفاعل الألدهيد مع السيانيد في وجود الأمونيا . ينتج عن تفاعل التكثيف ألفا-أمينونيتريل، والذي يُحلل لاحقًا للحصول على الحمض الأميني المطلوب. [ 1 ] [ 2 ] تُستخدم هذه الطريقة في الإنتاج التجاري للميثيونين الراسيمي من الميثيونال . [ 3 ]

تُعطي الأمينات الأولية والثانوية أيضًا أحماضًا أمينية مُستبدلة على ذرة النيتروجين. وبالمثل، فإن استخدام الكيتونات بدلًا من الألدهيدات يُعطي أحماضًا أمينية مُستبدلة على ذرة ألفا، ألفا. [ 4 ]

آلية التفاعل

في الجزء الأول من عملية التفاعل، يتحول الكربونيل إلى إيمينيوم ، حيث يُضاف إليه أيون السيانيد. أولًا، يُبرتَن أكسجين الكربونيل في الألدهيد ، ثم يهاجم الأمونيا ذرة الكربون الكربونيلية. بعد تبادل البروتونات، يُفصل الماء لتكوين أيون الإيمينيوم الوسيط. ثم يهاجم أيون السيانيد ذرة الكربون الإيمينيوم مُنتجًا أمينونيتريل.

آلية تركيب ستريكر، الجزء 1.
آلية تركيب ستريكر، الجزء 1.

في الجزء الثاني من عملية التفاعل، يتحلل النتريل مائيًا . أولًا، يُبرتَن نيتروجين النتريل في أمينونتريل، ثم تهاجم جزيئة ماء ذرة كربون النتريل. بعد ذلك، يتكون 1،2-ثنائي أمينو-ديول نتيجة تبادل البروتونات وهجوم نيوكليوفيلي من الماء على ذرة كربون النتريل السابقة. ثم يُزال الأمونيا بعد برتنة مجموعة الأمين، وأخيرًا ينتج عن نزع بروتون من مجموعة الهيدروكسيل حمض أميني .

آلية تركيب ستريكر
آلية تركيب ستريكر

تفاعلات ستريكر غير المتماثلة

أحد الأمثلة على تركيب ستريكر هو تركيب مشتق L-فالين على نطاق متعدد الكيلوجرام بدءًا من ميثيل إيزوبروبيل كيتون : [ 5 ]

(CH 3 ) 2 CHC(O)CH 3 + HCN + NH 3 → (CH 3 ) 2 CHC(CN)(NH 2 )CH 3 + H2 O

يُفصل ناتج التفاعل الأولي لـ 3-ميثيل-2-بيوتانون مع سيانيد الصوديوم والأمونيا باستخدام حمض L-طرطريك . في المقابل، لا تتطلب تفاعلات ستريكر غير المتماثلة أي عامل فصل. باستبدال الأمونيا بـ (S)-ألفا-فينيل إيثيل أمين كعامل مساعد كيرالي ، كان ناتج التفاعل النهائي هو ألانين كيرالي . [ 6 ]

تخليق ستريكر غير المتماثل التحفيزي. يعتمد المحفز 1a على 1،1′-ثنائي-2-نفثول (BINOL) الكيرالي، حيث يشير الحرف "R" إلى الكيرالية. "Boc" هي مجموعة حماية ثالثي بوتيلوكسي كربونيل .

يمكن إجراء تفاعل ستريكر غير المتماثل التحفيزي باستخدام محفزات مشتقة من الثيوريا . [ 7 ] في عام 2012، استُخدم محفز مشتق من BINOL لتوليد أنيون السيانيد الكيرالي (انظر الشكل). [ 8 ]

تاريخ

اكتشف الكيميائي الألماني أدولف ستريكر سلسلة من التفاعلات الكيميائية التي تُنتج حمضًا أمينيًا من الألدهيد أو الكيتون . [ 9 ] [ 10 ] يُعطي استخدام الأمونيا أو أملاح الأمونيوم في هذا التفاعل أحماضًا أمينية غير مُستبدلة. في تفاعل ستريكر الأصلي، اتحد الأسيتالدهيد والأمونيا وسيانيد الهيدروجين لتكوين الألانين بعد التحلل المائي . وقد ثبت أن استخدام الأمينات الأولية والثانوية بدلًا من الأمونيوم يُنتج أحماضًا أمينية مُستبدلة على ذرة النيتروجين. [ 10 ]

تعطي عملية ستريكر الكلاسيكية مخاليط راسيمية من الأحماض الأمينية ألفا كمنتجات، ولكن تم تطوير العديد من الإجراءات البديلة باستخدام مساعدات غير متماثلة [ 11 ] أو محفزات غير متماثلة [ 12 ] [ 13 ] .

تم الإبلاغ عن تفاعل ستريكر غير المتماثل بواسطة هارادا في عام 1963. [ 14 ] ونُشر أول تقرير عن التخليق غير المتماثل عبر محفز كيرالي في عام 1996. [ 15 ] ومع ذلك، تم سحب هذا التقرير في عام 2023. [ 16 ]

التخليق التجاري للأحماض الأمينية

توجد عدة طرق لتخليق الأحماض الأمينية إلى جانب طريقة ستريكر. [ 17 ] [ 3 ]

مع ذلك، يعتمد الإنتاج التجاري للأحماض الأمينية عادةً على بكتيريا متحولة تُفرط في إنتاج الأحماض الأمينية الفردية باستخدام الجلوكوز كمصدر للكربون. وإلا، تُنتَج الأحماض الأمينية عن طريق التحويلات الأنزيمية لمركبات وسيطة اصطناعية. يُعد حمض 2-أمينوثيازولين-4-كربوكسيليك مركبًا وسيطًا في إحدى عمليات التخليق الصناعي لـ L- سيستين . يُنتَج حمض الأسبارتيك بإضافة الأمونيا إلى الفومارات باستخدام إنزيم اللياس. [ 3 ]

مراجع

  1. ↑ "dl-ألانين". التخليق العضوي . 9 : 4. 1929. doi : 10.15227/orgsyn.009.0004 .
  2. ↑ "حمض ألفا-أمينوأيزوبيوتيريك". التخليق العضوي . 11 : 4. 1931. doi : 10.15227/orgsyn.011.0004 .
  3. 1 2 3 دراوز، كارلهاينز؛ غرايسون، إيان. كليمان، أكسل. كريمر، هانز بيتر؛ ليوتشتنبيرجر، فولفغانغ؛ ويكبيكر، كريستوف (2006). "الأحماض الأمينية". موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . فاينهايم: وايلي-VCH. دوى : 10.1002/14356007.a02_057.pub2 . رقم ISBN 978-3-527-30673-2.
  4. ^ ماسوموتو، شوجي؛ أوسودا، هيرويوكي؛ سوزوكي، ماساتو؛ كاناي، موتومو؛ شيباساكي، ماساكاتسو (مايو 2003). "تفاعل ستريكر الحفزي الانتقائي للكيتويمين". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 125 (19): 5634-5635 . بيب كود : 2003JAChS.125.5634M . دوى : 10.1021/ja034980+ . بميد 12733893 . 
  5. ↑ كويث، جيفري ت.؛ غوتييه، دونالد ر.؛ بيوتنر، غريغوري ل.؛ ياسودا، نوبويوشي (سبتمبر 2007). "تخليق موجز لـ( S )-N- إيثوكسي كربونيل-α-ميثيل فالين". مجلة الكيمياء العضوية . 72 (19): 7469-7472 . doi : 10.1021/jo7012862 . PMID 17713956 . 
  6. ↑ وانغ، جون؛ ليو، شياوهوا؛ فنغ، شياومينغ (9 نوفمبر 2011). "تفاعلات ستريكر غير المتماثلة". مراجعات كيميائية . 111 (11): 6947-6983 . doi : 10.1021/cr200057t . PMID 21851054 . 
  7. ↑ زويند، ستيفان جيه؛ كوفلين، ماثيو بي؛ لالوند، ماثيو بي؛ جاكوبسن، إريك إن. (أكتوبر 2009). " تخليق ستريكر غير المتماثل التحفيزي القابل للتطوير للأحماض الأمينية ألفا غير الطبيعية" . نيتشر . 461 (7266): 968-970 . Bibcode : 2009Natur.461..968Z . doi : 10.1038/nature08484 . PMC 2778849. PMID 19829379 .  
  8. ↑ يان، هايلونغ؛ سوك أوه، جونغ؛ لي، جي وونغ؛ إي سونغ، تشونغ (20 نوفمبر 2012). "تفاعلات ستريكر غير المتماثلة المحفزة عضويًا والقابلة للتطوير والمحفزة بواسطة مولد سيانيد كيرالي" . نيتشر كوميونيكيشنز . 3 (1): 1212. Bibcode : 2012NatCo...3.1212Y . doi : 10.1038/ncomms2216 . PMID 23169053 . 
  9. ^ ستريكر ، أدولف (1850). "Ueber die künstliche Bildung der Milchsäure und einen neuen, dem Glycocoll Homologen Körper" . أنالين دير الكيمياء والصيدلة . 75 (1): 27-45 . دوى : 10.1002/jlac.18500750103 .
  10. 1 2 ستريكر، أدولف (1854). "Ueber einen neuen aus Aldehyd - Ammoniak und Blausäure entstehenden Körper" . أنالين دير الكيمياء والصيدلة . 91 (3): 349-351 . دوى : 10.1002/jlac.18540910309 .
  11. ↑ ديفيس، فرانكلين أ.؛ ريدي، راجارثنام إ.؛ بورتونوفو، بادما س. (ديسمبر 1994). "تخليق ستريكر غير المتماثل باستخدام سلفينيمينات نقية ضوئياً: تخليق ملائم للأحماض الأمينية ألفا". رسائل رباعي السطوح . 35 (50): 9351-9354 . doi : 10.1016/S0040-4039(00)78540-6 .
  12. ↑ إيشيتاني، هارورو؛ كومياما، سوسومو؛ هاسيغاوا، يوشيكي؛ كوباياشي، شو (فبراير 2000). "تخليق ستريكر غير المتماثل التحفيزي. تحضير مشتقات حمض ألفا أميني نقية ضوئياً من الألديمينات وسيانيد ثلاثي بوتيل القصدير أو الألدهيدات غير الكيرالية والأمينات وسيانيد الهيدروجين باستخدام محفز زركونيوم كيرالي". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 122 (5): 762-766 . Bibcode : 2000JAChS.122..762I . doi : 10.1021/ja9935207 .
  13. ↑ هوانغ، جينكون؛ كوري، إي جيه (ديسمبر 2004). "محفز كيرالي جديد لتخليق ستريكر الانتقائي للإنانتيومرات للأحماض الأمينية ألفا". رسائل عضوية . 6 (26): 5027-5029 . doi : 10.1021/ol047698w . PMID 15606127 . 
  14. ↑ هارادا، كاورو (ديسمبر 1963). "التخليق غير المتماثل للأحماض الأمينية ألفا باستخدام تخليق ستريكر" . مجلة نيتشر . 200 (4912): 1201. Bibcode : 1963Natur.200.1201H . doi : 10.1038/2001201a0 . PMID 14089910. S2CID 43857409 .  
  15. ↑ آير، ماني س.؛ جيجستاد، كينيث م.؛ نامديف، نيفيديتا د.؛ ليبتون، مارك (يناير 1996). "التحفيز غير المتماثل لتخليق ستريكر للأحماض الأمينية بواسطة ثنائي ببتيد حلقي". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 118 (20): 4910-4911 . Bibcode : 1996JAChS.118.4910I . doi : 10.1021/ja952686e . PMID 24178715 . 
  16. ↑ آير، ماني س.؛ جيجستاد، كينيث م.؛ نامديف، نيفيديتا د.؛ ليبتون، مارك (29-06-2023). "سحب بحث "التحفيز غير المتماثل لتخليق حمض ستريكر الأميني بواسطة ثنائي ببتيد حلقي"" . مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 145 (27): 15016. Bibcode : 2023JAChS.14515016I . doi : 10.1021/jacs.3c03705 . ISSN 0002-7863 . 
  17. ↑ دوثالر، رودولف أو. (يناير 1994). "التطورات الحديثة في التخليق الانتقائي الفراغي للأحماض الأمينية ألفا". تيتراهيدرون . 50 (6): 1539-1650 . doi : 10.1016/S0040-4020(01)80840-1 .

انظر أيضاً