L-バリン（リンク：https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/valine-powder-cas-72-18-4.html) は、20 種類のタンパク質アミノ酸のうちの 1 つです。 栄養学の観点から見ると、バリンも必須アミノ酸です。 英語名のヴァリンはバレリアンに由来しており、そのため中国名もヴァリンとも呼ばれます。 コドンは GUU、GUA、GUC、GUG です。 非極性アミノ酸です。 鎌型赤血球疾患では、ヘモグロビン中のバリンが親水性アミノ酸のグルタミン酸に置き換わります。バリンは疎水性であるため、ヘモグロビンは正しく折りたたまれません。 バリンは電気的に完全に中性であり、側鎖も中性であり、アミノ基とカルボキシル基によって生成される電荷が正確にバランスしている場合、この分子は両性イオンと呼ばれます。 バリンが豊富な食品には、ホワイトチーズ、魚、家禽、牛、ピーナッツ、ゴマ、レンズ豆などがあります。
L-バリンの合成
L-バリンを合成するには多くの方法があります。
方法 1:
アミノイソブチルアルコールはイソブチルアルデヒドとアンモニアから調製され、シアン化水素と反応してアミノイソブチロニトリルが生成されます。 最後に加水分解反応を経てL-バリンが得られます。 詳細な手順とその化学式は次のとおりです。
1. イソブチルアルデヒドとアンモニアはアミノイソブタノールを生成します。
適切な溶媒および反応条件中でイソブチルアルデヒドとアンモニアを反応させて、アミノイソブチルアルコールを生成します。
化学反応式: (CH3) 2CHCHO プラス NH3 → (CH3) 2CHCH2OHNH2
2. アミノイソブチルアルコールとシアン化水素からのアミノイソブチロニトリルの合成:
酸性条件下でアミノイソブチルアルコールとシアン化水素を反応させて縮合反応を起こさせ、アミノイソブチロニトリルを生成します。
化学反応式: (CH3) 2CHCH2OHNH2 プラス HCN → (CH3) 2CHCH2CN プラス H2O
3. アミノイソブチロニトリルを加水分解して L-バリンを生成する:
アミノイソブチロニトリルとアルカリ水溶液（水酸化ナトリウムなど）を反応させて加水分解反応を起こし、L-バリンを生成します。
化学反応式: (CH3) 2CHCH2CN プラス 2H2O → (CH3) 2CHCH2COOH プラス NH3
方法 2:
イソブチルアルデヒドとシアン化水素から合成されるヒドロキシイソブチロニトリルで、アンモニアと反応して加水分解してアミノイソブチロニトリルを生成します。
イソブチルアルデヒドとシアン化水素を直接反応させてヒドロキシイソブチロニトリルを生成することは非常に不安定で危険であるため、従来の化学合成ルートは存在しません。 実験室合成では、通常、ヒドロキシイソブチロニトリルを調製するために他の方法が使用されます。
ヒドロキシイソブチロニトリルから出発すると、アンモニアと反応してアミノイソブチロニトリルが生成され、その後加水分解されてL-バリンが得られます。 以下は、合成ルートの詳細な手順と化学式です。
1. ヒドロキシイソブチロニトリルの合成:
適切な方法（酸化反応など）を使用して、イソブチルアルデヒドをヒドロキシイソブチロニトリルに酸化します。
化学反応式: (CH3)2CHCHO プラス [O] → (CH3)2C(OH) CN
2. アミノイソブチロニトリルはアンモニアと反応してアミノイソブチロニトリルを生成します。
適切な反応条件下でヒドロキシイソブチロニトリルとアンモニアを反応させてアミノイソブチロニトリルを生成します。
化学反応式: (CH3) 2C(OH)CN プラス NH3 → (CH3)2CHCNH2
3. アミノイソブチロニトリルを加水分解して L-バリンを生成する:
アミノイソブチロニトリルとアルカリ水溶液（水酸化ナトリウムなど）を反応させて加水分解反応を起こし、L-バリンを生成します。
化学反応式: (CH3)2CHCNH2 プラス 2H2O → (CH3)2CHCOOH プラス NH3
方法 3:
イソブチルアルデヒド、シアン化ナトリウム、塩化アンモニウムから直接合成し、その後加水分解することもできます。
1. 無水かつ酸素のない条件下で、イソブチルアルデヒドとシアン化ナトリウムが反応してイソブチロニトリルが生成されます。反応式は次のとおりです。
CH3CH (CH3)CHO プラス NaCN → CH3CH(CH3)CN プラス NaOCHO
2. 前の反応で生成した NaOCHO を塩化アンモニウムと反応させて、N-カルバモイル L-バリンを生成します。反応式は次のとおりです。
NH4Cl プラス NaOCHO → N-カルバモイル L-バリン プラス NaCl プラス H2O
3. 前の反応で生成した N-アミノアシル-L-バリンを濃塩酸で処理して加水分解します。 反応式は次のとおりです。
N-アミノアシル-L-バリン+HCl+H2Oの加水分解生成物 → N-アミノアシル-L-バリン+NaOH
4. 前の反応で生成した加水分解生成物を分離精製し、L-バリンを取得します。
上記 3 つの方法の収率はいずれも 36% ～ 40% です。 イソブチルアルデヒド、シアン化ナトリウム、炭酸アンモニウムの加水分解によっても合成できます。 この方法の収率は約 49% です。 また、ラセミ体の分割には、アシルDLアミノ酸酵素による加水分解や、難溶性の遊離アミノ酸とアシル化物を用いた分離など、さまざまな方法があります。 発酵により生成されるバレリアンアミノ酸はすべてL型であり、光学的分離を必要としません。 発酵に使用される菌株は、ミクロコッカス グルタミカム、バチルス アンモニアエ、大腸菌、エアロバクテリウムです。 グルコース、尿素、無機塩などの培地を使用します。