Síntesis de aminoácidos de Strecker

La síntesis de aminoácidos de Strecker , también conocida simplemente como síntesis de Strecker, es un método para la síntesis de aminoácidos mediante la reacción de un aldehído con cianuro en presencia de amoníaco . La reacción de condensación produce un α-aminonitrilo, que posteriormente se hidroliza para dar el aminoácido deseado. ^{[ 1 ] [ 2 ]} Este método se utiliza para la producción comercial de metionina racémica a partir de metional . ^{[ 3 ]}

Las aminas primarias y secundarias también dan lugar a aminoácidos N-sustituidos. Del mismo modo, el uso de cetonas , en lugar de aldehídos, da lugar a aminoácidos α,α-disustituidos. ^{[ 4 ]}

En la primera parte del proceso de reacción, el carbonilo se convierte en un iminio , al cual se adiciona un ion cianuro. Primero, el oxígeno carbonílico de un aldehído se protona, seguido de un ataque nucleofílico del amoníaco al carbono carbonílico. Tras el intercambio de protones, se elimina una molécula de agua para formar el intermedio ion iminio. Posteriormente, un ion cianuro ataca el carbono iminio, generando un aminonitrilo.

En la segunda parte del proceso de reacción, el nitrilo se hidroliza . Primero, el nitrógeno del grupo nitrilo del aminonitrilo se protona y el carbono del grupo nitrilo es atacado por una molécula de agua. Posteriormente, se forma un 1,2-diaminodiol tras un intercambio de protones y un ataque nucleofílico del agua al carbono del grupo nitrilo. A continuación, se elimina el amoníaco tras la protonación del grupo amino y, finalmente, la desprotonación de un grupo hidroxilo produce un aminoácido .

Un ejemplo de la síntesis de Strecker es una síntesis a escala de varios kilogramos de un derivado de L-valina a partir de metil isopropil cetona : ^{[ 5 ]}

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

El producto de reacción inicial de 3-metil-2-butanona con cianuro de sodio y amoníaco se resuelve mediante la aplicación de ácido L-tartárico . En contraste, las reacciones de Strecker asimétricas no requieren agente de resolución. Al reemplazar el amoníaco con (S)-alfa-feniletilamina como auxiliar quiral , el producto de reacción final fue alanina quiral . ^{[ 6 ]}

La reacción de Strecker asimétrica catalítica puede llevarse a cabo utilizando catalizadores derivados de tiourea . ^{[ 7 ]} En 2012, se empleó un catalizador derivado de BINOL para generar el anión cianuro quiral (véase la figura). ^{[ 8 ]}

El químico alemán Adolph Strecker descubrió la serie de reacciones químicas que producen un aminoácido a partir de un aldehído o una cetona . ^{[ 9 ] [ 10 ]} El uso de amoníaco o sales de amonio en esta reacción produce aminoácidos no sustituidos. En la reacción original de Strecker, el acetaldehído , el amoníaco y el cianuro de hidrógeno se combinaron para formar, tras la hidrólisis, alanina . Se demostró que el uso de aminas primarias y secundarias en lugar de amonio produce aminoácidos N-sustituidos. ^{[ 10 ]}

La síntesis clásica de Strecker produce mezclas racémicas de α-aminoácidos como productos, pero se han desarrollado varios procedimientos alternativos que utilizan auxiliares asimétricos ^{[ 11 ]} o catalizadores asimétricos ^{[ 12 ] [ 13 ] .}

La reacción de Strecker asimétrica fue descrita por Harada en 1963. ^{[ 14 ]} La primera síntesis asimétrica descrita mediante un catalizador quiral se publicó en 1996. ^{[ 15 ]} Sin embargo, esta fue retractada en 2023. ^{[ 16 ]}

Existen varios métodos para sintetizar aminoácidos además de la síntesis de Strecker. ^{[ 17 ] [ 3 ]}

La producción comercial de aminoácidos, sin embargo, suele depender de bacterias mutantes que sobreproducen aminoácidos individuales utilizando glucosa como fuente de carbono. En otros casos, los aminoácidos se producen mediante conversiones enzimáticas de intermediarios sintéticos. El ácido 2-aminotiazolina-4-carboxílico es un intermediario en una síntesis industrial de L- cisteína . El ácido aspártico se produce mediante la adición de amoníaco al fumarato utilizando una liasa. ^{[ 3 ]}

• Reacción de Bucherer-Bergs