ל-ואלין(קישור:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/valine-powder-cas-72-18-4.html) היא גביש מונוקליני לבן או אבקה גבישית, חסרת ריח, בעלת טעם מר מיוחד, נקודת ההיתוך היא כ-315 מעלות. הוא מסיס בקלות במים (8.85 גרם/100 מ"ל, 25 מעלות), כמעט בלתי מסיס באתנול ובאתר. זוהי אחת מחומצות האמינו החיוניות לצמיחה ושמירה על בריאות האדם והחי, ומהווה חומר ביניים חשוב לסינתזת חלבון ולקטבוליזם בגוף האדם והחי. הוא משתתף בתהליך חילוף החומרים של חלבון בגוף האדם ועוזר לשמור על תפקוד פיזיולוגי ובריאות תקינים של גוף האדם. בנוסף, מדובר גם בתוסף תזונה, שניתן להשתמש בו יחד עם חומצות אמינו חיוניות אחרות להכנת חליטות חומצות אמינו ותכשירים מקיפים של חומצות אמינו לתוספי תזונה ולטיפול אדג'ובנטי. בוולין המיוצר בתסיסה, כל המוצרים הם מסוג L, ואין צורך ברזולוציה אופטית. L-valine היא חומצת אמינו בעלת פונקציות ושימושים פיזיולוגיים חשובים, ונמצאת בשימוש נרחב במטבוליזם של חלבון אנושי, ייצור תוספי תזונה ותחומים אחרים.
יש לציין כי ייצור L-valine צריך לעבור תקני בדיקת איכות קפדניים, כגון תכולה, מתכות כבדות, אובדן בייבוש, סיבוב אופטי ופרמטרים נוספים חייבים לעמוד בתקנים מסוימים. שיטות ייצור שונות עשויות להשפיע על איכות המוצר והשימוש בו, ולכן יש צורך בפיקוח קפדני על פרמטרים ותנאים שונים במהלך תהליך הייצור.
ישנן דרכים רבות לסנתז L-valine:
שיטה ראשונה:
אמינואיזובוטנול מוכן מאיזובוטיראלדהיד ואמוניה, לאחר מכן מיוצר aminoisobutyronitrile על ידי תגובה עם מימן ציאניד, ולבסוף L-valine (L-valine) מתקבל על ידי הידרוליזה. להלן השלבים המפורטים והמשוואות הכימיות שלהם:
1. איזובוטיראלדהיד ואמוניה יוצרים אמינואיזובוטנול:
הגיב את איזובוטיראלדהיד עם אמוניה בתנאי ממס ותגובה מתאימים לייצור aminoisobutanol.
נוסחת תגובה כימית: (CH3)2CHCHO בתוספת NH3 → (CH3)2CHCH2OHNH2
2. סינתזה של aminoisobutyronitrile מאמינוסובוטנול ומימן ציאניד:
Aminoisobutanol ומימן ציאניד מגיבים בתנאים חומציים כדי לעבור תגובת עיבוי לייצור aminoisobutyronitrile.
נוסחת תגובה כימית: (CH3)2CHCH2OHNH2 בתוספת HCN → (CH3)2CHCH2CN בתוספת H2O
3. הידרוליזה של aminoisobutyronitrile ליצירת L-valine:
הגיב aminoisobutyronitrile עם תמיסה מימית אלקלית (כגון נתרן הידרוקסיד) כדי לעבור הידרוליזה כדי ליצור L-valine.
נוסחת תגובה כימית: (CH3)2CHCH2CN בתוספת 2H2O → (CH3)2CHCH2COOH בתוספת NH3
שיטה שניה:
Hydroxyisobutyronitrile מסונתז מאיזובוטיראלדהיד ומימן ציאניד, הגיב עם אמוניה ולאחר מכן עובר הידרוליזה לייצור aminoisobutyronitrile.
מכיוון שהתגובה הישירה של איזובוטיראלדהיד ומימן ציאניד ליצירת הידרוקסיאיזובוטרוניטריל היא מאוד לא יציבה ומסוכנת, אין דרך סינתזה כימית קונבנציונלית. בסינתזה מעבדתית, שיטות אחרות משמשות בדרך כלל להכנת הידרוקסיאיזובוטירוניטריל.
החל מהידרוקסי-איזובוטרוניטריל, הגיבו עם אמוניה ליצירת אמינואיזובוטרוניטריל, ולאחר מכן השג L-valine (L-valine) באמצעות הידרוליזה. להלן השלבים המפורטים של המסלול הסינטטי והמשוואה הכימית שלו:
1. סינתזה של Hydroxyisobutyronitrile:
איזובוטיראלדהיד מחומצן להידרוקסיאיזובוטירוניטריל בשיטה מתאימה (כגון תגובת חמצון).
נוסחת תגובה כימית: (CH3)2CHCHO פלוס [O] → (CH3)2C(OH)CN
2. Aminoisobutyronitrile מגיב עם אמוניה ליצירת aminoisobutyronitrile:
הגיב hydroxyisobutyronitrile עם אמוניה כדי ליצור aminoisobutyronitrile בתנאי תגובה מתאימים.
נוסחת תגובה כימית: (CH3)2C(OH)CN בתוספת NH3 → (CH3)2CHCNH2
3. הידרוליזה של aminoisobutyronitrile ליצירת L-valine:
ה-aminoisobutyronitrile מגיב עם תמיסה מימית אלקלית (כגון נתרן הידרוקסיד), ומתרחשת תגובת הידרוליזה ליצירת L-valine.
נוסחת תגובה כימית: (CH3)2CHCNH2 בתוספת 2H2O → (CH3)2CHCOOH בתוספת NH3
שיטה שלישית:
השלבים של סינתזה ישירה של L-valine על ידי איזובוטיראלדהיד, נתרן ציאניד, אמוניום כלוריד הם כדלקמן:
1. ממיסים נתרן ציאניד במים ומוסיפים אותו לתמיסת האמוניום כלוריד לקבלת תערובת.
2. יצירת אינטראקציה בין התערובת של איזובוטיראלדהיד, אתיל פורמט ואתנול עם התערובת שהתקבלה בשלב 1.
3. השלבים הסינתטיים של יצירת N-Boc-isobutylglycine ethyl ester hydrochloride N-Boc-isobutylglycine ethyl ester על ידי תגובת זיקוק הם כדלקמן:
נתרן ציאניד (2.0 שוות) הומס במים, ונוספה תמיסת אמוניום כלוריד (1.0 שוות) ב-25 מעלות לקבלת תערובת A.
4. אינטראקציה בין תערובת A שהתקבלה בשלב 1 עם תערובת של איזובוטיראלדהיד, אתיל פורמט ואתנול ב-25 מעלות צלזיוס למשך שעה אחת.
5. הסר מוצקים עם מסנן, ושחזר מי אמוניה לקבלת תמיסה B.
6. הוסף נתרן אתוקסיד וכלורופורם ב-18 מעלות ואינטראקציה במשך שעה אחת ב-25 מעלות לקבלת C.
7. הוסף תערובת של אתנול ונתרן הידרוקסיד (8.0 שוות) כדי לבצע טרנסיפיקציה ב-30 מעלות. התגובה מתבצעת באמצעות זרז העברת פאזה.
8. הסר אתיל פורמט בתנאי דיאתיל אתר ונתרן הידרוקסיד.
9. הוסף חומצה הידרוכלורית מדוללת ואינטראקציה במשך חצי שעה ב-30 מעלות.
10. מוסיפים חומצה הידרוכלורית מדוללת ב-5 מעלות ושומרים על 5 מעלות למשך חצי שעה.
11. מוסיפים תמיסת נתרן כלורי רוויה ב-25 מעלות, מערבבים באופן שווה, מניחים לעמוד להפרדת שכבות ולקחת את השלב האורגני.
12. מוסיפים תמיסת נתרן ביקרבונט רוויה לשלב האורגני, מערבבים באופן שווה, מניחים לעמוד להפרדת שכבות ולוקחים את שלב המים.
13. הוסיפו תמיסת נתרן כלורי רוויה לשלב המים וערבבו באופן שווה, ואז הניחו לו לעמוד ולהפריד שכבות כדי לקחת את הפאזה האורגנית העליונה כדי לקבל N-Boc-isobutylglycine גולמי אתיל אסטר.
התשואות של שלוש השיטות הנ"ל הן כולן 36 אחוז עד 40 אחוז. זה יכול גם להיות מסונתז על ידי הידרוליזה של איזובוטיראלדהיד, נתרן ציאניד ואמוניום פחמתי. התשואה של שיטה זו היא כ-49 אחוזים. קיימות גם שיטות רבות לרזולוציה של racemates, כגון הידרוליזה אנזימטית של חומצות אמינו acyl DL, ולאחר מכן הפרדה של חומצות אמינו חופשיות ואצילטים עם מסיסות ירודה. חומצות האמינו ולריאן המיוצרות בתסיסה הן כולן מסוג L, ואין צורך בהפרדה אופטית. הזנים המשמשים בשיטת התסיסה הם Micrococcus glutamicum, Brevibacterium ammonia, Escherichia coli ו-Aerobacter. השתמש בגלוקוז, אוריאה, מלחים אנאורגניים ואמצעים אחרים.