Синтез аминокислот

8 заданий

Штреккер и аминирование

Лабораторные синтезы аминокислот — это знакомые реакции: присоединение к карбонилу, α-галогенирование, алкилирование енолятов.

Как получить аминокислоту по Штреккеру

Альдегид RCHO даёт боковую цепь R: для аминокислоты \(\ce{H2N-CH(R)-COOH}\) возьмите альдегид с тем же R.
\(\ce{NH4Cl}\) и KCN (или \(\ce{NH3}\) и HCN): имин → присоединение цианида → α-аминонитрил.
Кислотный гидролиз нитрила (\(\ce{H3O+}\), нагревание) → аминокислота в виде рацемата.
Другой путь: α-бромкислота (Гелль — Фольгард — Зелинский: \(\ce{Br2}\), \(\ce{PBr3}\)) + большой избыток \(\ce{NH3}\) → аминокислота; избыток аммиака подавляет повторное алкилирование.

Синтез Штреккера и амидомалонатный синтез

Примеры

1. Ацетальдегид → синтез Штреккера → (±)-аланин.

2. 4-Метилпентановая кислота → \(\ce{Br2}\), \(\ce{PBr3}\) → 2-бром-4-метилпентановая кислота → \(\ce{NH3}\) → (±)-лейцин.

errorШтреккер даёт рацемат

Цианид присоединяется к плоскому имину с обеих сторон — получается смесь D- и L-аминокислот поровну.

edit_noteПопробуйте сами

Какой альдегид нужен для синтеза лейцина по Штреккеру?

expand_moreПоказать решение

3-Метилбутаналь.

Малоновые синтезы и разделение рацематов

В амидомалонатном синтезе атом углерода уже несёт будущую аминогруппу — остаётся пришить к нему боковую цепь.

Как получить аминокислоту из малонового эфира

Амидомалонат: диэтилацетамидомалонат + EtONa + RX (первичный галогенид) → алкилированный эфир.
\(\ce{H3O+}\), нагревание: гидролиз двух сложноэфирных групп и амида, декарбоксилирование → \(\ce{H2N-CH(R)-COOH}\); боковая цепь R — из галогенида.
Вариант Габриэля: фталимид калия + диэтилбромомалонат → алкилирование → гидролиз.
Разделение рацемата: соль с оптически активным основанием (бруцин) или кислотой — диастереомеры кристаллизуются по-разному; ферментативно: N-ацетил-DL-аминокислота + ацилаза → L-аминокислота + N-ацетил-D-аминокислота.

Примеры

1. Ацетамидомалонат + бензилхлорид → гидролиз и декарбоксилирование → (±)-фенилаланин.

2. Ацетамидомалонат + этилакрилат (присоединение по Михаэлю), затем \(\ce{H3O+}\) и нагревание → (±)-глутаминовая кислота.

errorГалогенид — первичный

Алкилирование амидомалоната — \(S_N2\) у объёмного карбаниона: вторичные галогениды в основном элиминируют.

edit_noteПопробуйте сами

Почему амидомалонатным синтезом плохо получать валин?

expand_moreПоказать решение

Нужен 2-бромпропан — вторичный галогенид, он в основном даёт пропен.

push_pinГлавное

Штреккер: альдегид + \(\ce{NH3}\) (или \(\ce{NH4Cl}\)) + HCN (KCN) → α-аминонитрил → гидролиз → рацемическая α-аминокислота; R альдегида становится боковой цепью. Аминирование: кислота → α-бромкислота (Гелль — Фольгард — Зелинский, \(\ce{Br2}\), \(\ce{PBr3}\)) → избыток \(\ce{NH3}\). Амидомалонатный синтез: диэтилацетамидомалонат + EtONa + RX (первичный) → гидролиз и декарбоксилирование → \(\ce{H2N-CH(R)-COOH}\); вариант Габриэля — фталимид калия и бромомалоновый эфир. Все эти методы дают рацемат; L-изомер выделяют через диастереомерные соли или ферментом ацилазой, которая гидролизует только N-ацетил-L-аминокислоту; в промышленности — ферментацией или асимметрическим гидрированием (глава 32).

Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.