ストレッカーアミノ酸合成

ストレッカーアミノ酸合成法は、単にストレッカー合成とも呼ばれ、アンモニアの存在下でアルデヒドとシアン化物を反応させてアミノ酸を合成する方法です。縮合反応によりα-アミノニトリルが得られ、これを加水分解して目的のアミノ酸が得られます。^{[1] [2]この方法は、}メチオナールからラセミメチオニンを商業的に生産するために使用されています。^[3]

第一級アミンと第二級アミンもN-置換アミノ酸を与える。同様に、アルデヒドの代わりにケトンを使用すると、α,α-二置換アミノ酸が得られる。^[4]

反応プロセスの最初の部分では、カルボニルが [[[イミニウムイオン|イミニウム]] に変換され、これにシアン化物イオンが付加されます。まず、アルデヒドのカルボニル酸素がプロトン化され、続いてカルボニル炭素へのアンモニアの求核攻撃が行われます。その後のプロトン交換の後、水が切断され、イミニウムイオン中間体が形成されます。次に、シアン化物イオンがイミニウム炭素を攻撃してアミノニトリルを生成します。

反応過程の2番目の部分では、ニトリルが加水分解されます。まず、アミノニトリルのニトリル窒素がプロトン化され、ニトリル炭素が水分子によって攻撃されます。次に、プロトン交換と、元のニトリル炭素への水の求核攻撃の後に、1,2-ジアミノジオールが形成されます。その後、アミノ基のプロトン化後にアンモニアが除去され、最後にヒドロキシル基の脱プロトン化によってアミノ酸が生成されます。

ストレッカー合成の一例としては、メチルイソプロピルケトンから出発してL-バリン誘導体を数キログラム規模で合成するものがある。^[5]

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

3-メチル-2-ブタノンとシアン化ナトリウムおよびアンモニアとの初期反応生成物は、L-酒石酸を適用することで分解されます。対照的に、不斉ストレッカー反応では分割剤は必要ありません。アンモニアをキラル補助剤として(S)-α-フェニルエチルアミンに置き換えると、最終的な反応生成物はキラルアラニンでした。^[6]

触媒的不斉ストレッカー反応はチオ尿素由来触媒を用いて行うことができる。^[7] 2012年にはBINOL由来触媒を用いてキラルなシアン化物アニオンを生成した（図参照）。^[8]

ドイツの化学者アドルフ・シュトレッカーは、アルデヒドまたはケトンからアミノ酸を生成する一連の化学反応を発見した。^{[9] [10]}この反応でアンモニアまたはアンモニウム塩を使用すると、置換されていないアミノ酸が得られる。元のシュトレッカー反応では、アセトアルデヒド、アンモニア、シアン化水素が結合して加水分解後にアラニンが形成された。アンモニウムの代わりに第一級および第二級アミンを使用すると、N置換アミノ酸が得られることが示された。^[10]

古典的なストレッカー合成では、α-アミノ酸のラセミ混合物が生成物として得られるが、不斉補助剤^[11]または不斉触媒^{[12] [13]}を使用するいくつかの代替手順が開発されている。

不斉ストレッカー反応は1963年に原田によって報告された。^[14]キラル触媒 による不斉合成の最初の報告は1996年に発表された。^[15] しかし、これは2023年に撤回された。^[16]

ストレッカー合成以外にもアミノ酸を合成する方法はいくつかある。^{[17] [3]}

しかし、アミノ酸の商業生産は、通常、炭素源としてグルコースを使用して個々のアミノ酸を過剰生産する変異細菌に依存しています。それ以外の場合は、合成中間体の酵素変換によってアミノ酸が生成されます。2-アミノチアゾリン-4-カルボン酸は、L-システインの工業的合成の中間体です。 アスパラギン酸は、リアーゼを使用してフマル酸にアンモニアを加えることによって生成されます。 ^[3]

• ブヘラ・ベルグス反応