L-valine(koppeling:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/valine-powder-cas-72-18-4.html) is een van de twintig eiwitaminozuren. Vanuit voedingsoogpunt is valine ook een essentieel aminozuur. De Engelse naam Valine is afgeleid van Valeriaan en de Chinese naam wordt daarom ook wel Valine genoemd. De codons zijn GUU, GUA, GUC en GUG. Het is een niet-polair aminozuur. Bij rode bloedcellen van het sikkeltype vervangt de valine in hemoglobine het hydrofiele aminozuur glutamaat: omdat valine hydrofoob is, kan hemoglobine niet correct vouwen. Valine is volledig elektrisch neutraal, en wanneer de zijketens ook neutraal zijn en de ladingen gegenereerd door de amino- en carboxylgroepen precies in evenwicht zijn, wordt dit molecuul een zwitterion genoemd. Voedselbronnen die rijk zijn aan valine zijn onder meer witte kaas, vis, gevogelte, vee, pinda's, sesamzaad en linzen.
Synthese L-valine
Er zijn veel methoden voor het synthetiseren van L-valine:
Methode 1:
Aminoisobutylalcohol wordt bereid uit isobutyraldehyde en ammoniak en vervolgens gereageerd met waterstofcyanide om aminoisobutyronitril te genereren. Tenslotte wordt L-valine verkregen door middel van een hydrolysereactie. Hieronder volgen de gedetailleerde stappen en hun chemische vergelijkingen:
1. Isobutyraldehyde en ammoniak genereren aminoisobutanol:
Reageer isobutyraldehyde met ammoniak in geschikte oplosmiddelen en reactieomstandigheden om aminoisobutylalcohol te produceren.
Chemische reactieformule: (CH3) 2CHCHO plus NH3 → (CH3) 2CHCH2OHNH2
2. Synthese van aminoisobutyronitril uit aminoisobutylalcohol en waterstofcyanide:
Laat aminoisobutylalcohol reageren met waterstofcyanide onder zure omstandigheden om een condensatiereactie te ondergaan, waarbij aminoisobutyronitril ontstaat.
Chemische reactieformule: (CH3) 2CHCH2OHNH2 plus HCN → (CH3) 2CHCH2CN plus H2O
3. Hydrolyse van aminoisobutyronitril om L-valine te produceren:
Laat aminoisobutyronitril reageren met een alkalische waterige oplossing (zoals natriumhydroxide) om een hydrolysereactie te ondergaan, waarbij L-valine ontstaat.
Chemische reactieformule: (CH3) 2CHCH2CN plus 2H2O → (CH3) 2CHCH2COOH plus NH3
Methode 2:
Het is een hydroxyisobutyronitril, gesynthetiseerd uit isobutyraldehyde en waterstofcyanide, dat reageert met ammoniak en hydrolyseert om aminoisobutyronitril te produceren.
Vanwege het feit dat de directe reactie van isobutyraldehyde met waterstofcyanide om hydroxyisobutyronitril te genereren zeer onstabiel en gevaarlijk is, bestaat er geen conventionele chemische syntheseroute. Bij laboratoriumsynthese worden gewoonlijk andere methoden gebruikt om hydroxyisobutyronitril te bereiden.
Het begint met hydroxyisobutyronitril en reageert met ammoniak om aminoisobutyronitril te produceren, dat vervolgens wordt gehydrolyseerd om L-valine te verkrijgen. Hieronder volgen de gedetailleerde stappen en chemische vergelijkingen van de syntheseroute:
1. Synthese van hydroxyisobutyronitril:
Gebruik geschikte methoden (zoals een oxidatiereactie) om isobutyraldehyde te oxideren tot hydroxyisobutyronitril.
Chemische reactieformule: (CH3)2CHCHO plus [O] → (CH3)2C(OH) CN
2. Aminoisobutyronitril reageert met ammoniak en produceert aminoisobutyronitril:
Laat hydroxyisobutyronitril reageren met ammoniak om aminoisobutyronitril te genereren onder geschikte reactieomstandigheden.
Chemische reactieformule: (CH3) 2C(OH)CN plus NH3 → (CH3)2CHCNH2
3. Hydrolyse van aminoisobutyronitril om L-valine te produceren:
Laat aminoisobutyronitril reageren met een alkalische waterige oplossing (zoals natriumhydroxide) om een hydrolysereactie te ondergaan, waarbij L-valine ontstaat.
Chemische reactieformule: (CH3)2CHCNH2 plus 2H2O → (CH3)2CHCOOH plus NH3
Methode 3:
Het kan ook direct worden gesynthetiseerd uit isobutyraldehyde, natriumcyanide en ammoniumchloride, en vervolgens worden gehydrolyseerd.
1. Onder watervrije en zuurstofvrije omstandigheden worden isobutyraldehyde en natriumcyanide gereageerd om isobutyronitril te produceren, met de reactievergelijking als volgt:
CH3CH (CH3)CHO plus NaCN → CH3CH(CH3)CN plus NaOCHO
2. Laat het NaOCHO dat in de vorige reactie is gegenereerd, reageren met ammoniumchloride om N-carbamoyl L-valine te produceren, met de reactievergelijking als volgt:
NH4Cl plus NaOCHO → N-carbamoyl L-valine plus NaCl plus H2O
3. Behandel het N-aminoacyl-L-valine dat in de vorige reactie is gegenereerd met geconcentreerd zoutzuur om het te hydrolyseren. De reactievergelijking is:
Gehydrolyseerd product van N-aminoacyl-L-valine plus HCl plus H2O → N-aminoacyl-L-valine plus NaOH
4. Scheid en zuiver het hydrolyseproduct dat in de vorige reactie is gegenereerd, om L-valine te verkrijgen.
De opbrengsten van de bovengenoemde drie methoden bedragen allemaal 36 tot 40 procent. Het kan ook worden gesynthetiseerd door hydrolyse van isobutyraldehyde, natriumcyanide en ammoniumcarbonaat. Het rendement van deze methode bedraagt circa 49 procent. Er zijn ook verschillende methoden voor de resolutie van racemen, zoals hydrolyse met acyl DL-aminozuurenzymen en scheiding met behulp van slecht oplosbare vrije aminozuren en geacyleerde producten. De door fermentatie geproduceerde valeriaanaminozuren zijn allemaal van het L-type en vereisen geen optische scheiding. De voor fermentatie gebruikte stammen zijn Micrococcus glutamicum, Bacillus ammoniae, Escherichia coli en Aerobacterium. Gebruik media zoals glucose, ureum, anorganische zouten, enz.