施特雷克尔氨基酸合成反应

施特雷克尔氨基酸合成反应（英语：Strecker amino acid synthesis），也简称施特雷克尔合成（Strecker synthesis），是一种在氨存在下，通过醛与氰化物反应合成氨基酸的方法。该缩合反应生成α-氨基腈，随后水解得到目标氨基酸。^[1][2] 该方法用于从甲硫基丙醛（英语：Methional）商业化生产外消旋甲硫氨酸。^[3]

施特雷克尔合成 Strecker synthesis
命名根据	阿道夫·施特雷克尔（英语：Adolph Strecker）
反应类型	取代反应
标识
有机化学网站对应网页	strecker-synthesis
RSC序号	RXNO:0000207

伯胺和仲胺也能生成N-取代氨基酸。同样，用酮代替醛，可以生成α,α-二取代氨基酸。^[4]

反应机理

在反应过程的第一阶段，羰基转化为亚胺离子，氰离子随后加成到亚胺离子上。首先，醛的羰基氧被质子化，然后氨对羰基碳进行亲核攻击。经过后续的质子交换后，脱水生成亚胺离子中间体。氰离子随后进攻亚胺碳，生成氨基腈。

施特雷克尔合成反应机理，第1部分。

在反应过程的第二部分，腈发生水解。首先，氨基腈的腈氮原子被质子化，腈碳原子受到水分子的亲核攻击。质子交换后，水分子对原腈碳原子进行亲核攻击，生成1,2-二氨基二醇。随后，氨基质子化后消除氨，最后羟基去质子化生成氨基酸。

施特雷克尔合成机理

不对称施特雷克尔反应

施特雷克尔合成的一个例子是以甲基异丙基酮为起始原料，以多公斤级规模合成L-缬氨酸衍生物：^[5]

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

3-甲基-2-丁酮与氰化钠和氨的初始反应产物可通过加入L-酒石酸进行拆分。相比之下，不对称施特雷克尔反应则无需拆分剂。用(S)-α-苯乙胺（英语：1-Phenylethylamine）代替氨作为手性辅助剂，最终反应产物为手性丙氨酸。^[6]

催化不对称施特雷克尔合成。催化剂1a基于手性1,1'-联-2-萘酚（BINOL），其中“R”表示手性。“Boc”是叔丁氧羰基保护基。

可以使用硫脲衍生的催化剂进行催化不对称施特雷克尔反应。^[7]2012年，采用BINOL衍生的催化剂生成手性氰化物阴离子（见图）。^[8]

历史

德国化学家阿道夫·施特雷克尔（英语：Adolph Strecker）发现了由醛或酮生成氨基酸的一系列化学反应。^[9][10] 在此反应中使用氨或铵盐可得到未取代的氨基酸。最初的施特雷克尔反应中，乙醛、氨和氰化氢结合，水解后生成丙氨酸。研究表明，用伯胺和仲胺代替铵盐可得到N-取代的氨基酸。^[10]

经典的施特雷克尔合成得到的是α-氨基酸的外消旋混合物，但人们已经开发出几种使用不对称助剂^[11] 或不对称催化剂^[12][13] 的替代方法。

不对称施特雷克尔反应（asymmetric Strecker reaction）最早由原田于1963年报道。^[14] 1996年首次报道了使用手性催化剂进行不对称合成。^[15] 然而，该决定于2023年被撤回。^[16]

氨基酸的商业合成

除了施特雷克尔合成法之外，还有几种合成氨基酸的方法。^[17][3]

然而，氨基酸的商业化生产通常依赖于以葡萄糖为碳源、能够过量生产特定氨基酸的突变细菌。此外，氨基酸还可以通过合成中间体的酶促转化来生产。2-氨基噻唑啉-4-羧酸是L-半胱氨酸工业合成中的一种中间体。天冬氨酸则是在裂合酶的作用下，通过氨与富马酸加成反应制得。^[3]