แอล-วาลีน(ลิงค์:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/valine-powder-cas-72-18-4.html) เป็นหนึ่งในกรดอะมิโนโปรตีนยี่สิบชนิด จากมุมมองทางโภชนาการ วาลีนยังเป็นกรดอะมิโนที่จำเป็นอีกด้วย ชื่อภาษาอังกฤษ Valine มาจาก Valerian และชื่อภาษาจีนจึงเรียกว่า Valine รหัสของมันคือ GUU, GUA, GUC และ GUG มันเป็นกรดอะมิโนที่ไม่มีขั้ว ในโรคเม็ดเลือดแดงชนิดเคียว วาลีนในฮีโมโกลบินจะเข้ามาแทนที่กลูตาเมตของกรดอะมิโนที่ชอบน้ำ เนื่องจากวาลีนไม่ชอบน้ำ ฮีโมโกลบินจึงพับตัวไม่ถูกต้อง วาลีนมีความเป็นกลางทางไฟฟ้าโดยสมบูรณ์ และเมื่อสายโซ่ด้านข้างเป็นกลางด้วย และประจุที่เกิดจากหมู่อะมิโนและคาร์บอกซิลมีความสมดุลพอดี โมเลกุลนี้เรียกว่าสวิตเตอร์ไอออน แหล่งอาหารที่อุดมด้วยวาลีน ได้แก่ ชีสขาว ปลา สัตว์ปีก วัว ถั่วลิสง เมล็ดงา และถั่วเลนทิล
การสังเคราะห์แอล-วาลีน
มีหลายวิธีในการสังเคราะห์ L-valine:
วิธีที่ 1:
อะมิโนไอโซบิวทิลแอลกอฮอล์เตรียมจากไอโซบิวไทรัลดีไฮด์และแอมโมเนีย จากนั้นทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนไซยาไนด์เพื่อสร้างอะมิโนไอโซบิวไทโรไนไตรล์ ในที่สุด L-valine ก็ได้มาจากปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส ต่อไปนี้เป็นขั้นตอนโดยละเอียดและสมการทางเคมี:
1. ไอโซบิวไทราลดีไฮด์และแอมโมเนียสร้างอะมิโนไอโซบิวทานอล:
ทำปฏิกิริยาไอโซบิวไทรัลดีไฮด์กับแอมโมเนียในตัวทำละลายและสภาวะการทำปฏิกิริยาที่เหมาะสมเพื่อผลิตอะมิโนไอโซบิวทิลแอลกอฮอล์
สูตรปฏิกิริยาเคมี: (CH3) 2CHCHO บวก NH3 → (CH3) 2CHCH2OHNH2
2. การสังเคราะห์อะมิโนไอโซบิวไทโรไนไตรล์จากอะมิโนไอโซบิวทิลแอลกอฮอล์และไฮโดรเจนไซยาไนด์:
ทำปฏิกิริยาอะมิโนไอโซบิวทิลแอลกอฮอล์กับไฮโดรเจนไซยาไนด์ภายใต้สภาวะที่เป็นกรดเพื่อให้เกิดปฏิกิริยาควบแน่น ทำให้เกิดอะมิโนไอโซบิวไทโรไนไตรล์
สูตรปฏิกิริยาเคมี: (CH3) 2CHCH2OHNH2 บวก HCN → (CH3) 2CHCH2CN บวก H2O
3. การไฮโดรไลซิสของอะมิโนไอโซบิวไทโรไนไตรล์เพื่อผลิตแอล-วาลีน:
ทำปฏิกิริยาอะมิโนไอโซบิวไทโรไนไตรล์กับสารละลายในน้ำที่เป็นด่าง (เช่น โซเดียมไฮดรอกไซด์) เพื่อทำปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส ทำให้เกิดแอล-วาลีน
สูตรปฏิกิริยาเคมี: (CH3) 2CHCH2CN บวก 2H2O → (CH3) 2CHCH2COOH บวก NH3
วิธีที่ 2:
เป็นไฮดรอกซีไอโซบิวไทโรไนไตรล์สังเคราะห์จากไอโซบิวไทรัลดีไฮด์และไฮโดรเจนไซยาไนด์ ซึ่งทำปฏิกิริยากับแอมโมเนียและไฮโดรไลซ์เพื่อผลิตอะมิโนไอโซบิวไทโรไนไตรล์
เนื่องจากปฏิกิริยาโดยตรงของไอโซบิวไทรัลดีไฮด์กับไฮโดรเจนไซยาไนด์เพื่อสร้างไฮดรอกซีไอโซบิวไทโรไนไตรล์นั้นไม่เสถียรและเป็นอันตรายอย่างมาก จึงไม่มีเส้นทางการสังเคราะห์สารเคมีแบบเดิมๆ ในการสังเคราะห์ในห้องปฏิบัติการ มักใช้วิธีอื่นในการเตรียมไฮดรอกซีไอโซบิวไทโรไนไตรล์
เริ่มต้นจากไฮดรอกซีไอโซบิวไทโรไนไตรล์ โดยจะทำปฏิกิริยากับแอมโมเนียเพื่อผลิตอะมิโนไอโซบิวไทโรไนไตรล์ จากนั้นจึงไฮโดรไลซ์เพื่อให้ได้แอล-วาลีน ต่อไปนี้เป็นขั้นตอนโดยละเอียดและสมการทางเคมีของเส้นทางการสังเคราะห์:
1. การสังเคราะห์ไฮดรอกซีไอโซบิวไทโรไนไตรล์:
ใช้วิธีการที่เหมาะสม (เช่น ปฏิกิริยาออกซิเดชัน) เพื่อออกซิไดซ์ไอโซบิวไทรัลดีไฮด์เป็นไฮดรอกซีไอโซบิวไทโรไนไตรล์
สูตรปฏิกิริยาเคมี: (CH3)2CHCHO บวก [O] → (CH3)2C(OH) CN
2. Aminoisobutyronitrile ทำปฏิกิริยากับแอมโมเนียเพื่อผลิต aminoisobutyronitrile:
ทำปฏิกิริยาไฮดรอกซีไอโซบิวไทโรไนไตรล์กับแอมโมเนียเพื่อสร้างอะมิโนไอโซบิวไทโรไนไตรล์ภายใต้สภาวะการทำปฏิกิริยาที่เหมาะสม
สูตรปฏิกิริยาเคมี: (CH3) 2C(OH)CN บวก NH3 → (CH3)2CHCNH2
3. การไฮโดรไลซิสของอะมิโนไอโซบิวไทโรไนไตรล์เพื่อผลิตแอล-วาลีน:
ทำปฏิกิริยาอะมิโนไอโซบิวไทโรไนไตรล์กับสารละลายในน้ำที่เป็นด่าง (เช่น โซเดียมไฮดรอกไซด์) เพื่อทำปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส ทำให้เกิดแอล-วาลีน
สูตรปฏิกิริยาเคมี: (CH3)2CHCNH2 บวก 2H2O → (CH3)2CHCOOH บวก NH3
วิธีที่ 3:
นอกจากนี้ยังสามารถสังเคราะห์ได้โดยตรงจากไอโซบิวไทรัลดีไฮด์ โซเดียมไซยาไนด์ และแอมโมเนียมคลอไรด์ จากนั้นจึงไฮโดรไลซ์
1. ภายใต้สภาวะปราศจากน้ำและปราศจากออกซิเจน ไอโซบิวไทรัลดีไฮด์และโซเดียมไซยาไนด์จะถูกทำปฏิกิริยาเพื่อผลิตไอโซบิวไทโรไนไตรล์ โดยมีสมการปฏิกิริยาดังนี้
CH3CH (CH3)CHO บวก NaCN → CH3CH(CH3)CN บวก NaOCHO
2. ทำปฏิกิริยา NaOCHO ที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยาก่อนหน้ากับแอมโมเนียมคลอไรด์เพื่อให้ได้ N-carbamoyl L-valine โดยมีสมการปฏิกิริยาดังนี้
NH4Cl บวก NaOCHO → N-คาร์บาโมอิล L-วาลีนบวก NaCl บวก H2O
3. รักษา N-aminoacyl-L-valine ที่สร้างขึ้นในปฏิกิริยาก่อนหน้าด้วยกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้นเพื่อไฮโดรไลซ์ สมการปฏิกิริยาคือ:
ผลิตภัณฑ์ไฮโดรไลซ์ของ N-อะมิโนเอซิล-แอล-วาลีนบวก HCl บวก H2O → N-อะมิโนเอซิล-แอล-วาลีนบวก NaOH
4. แยกและทำให้ผลิตภัณฑ์ไฮโดรไลซิสที่สร้างขึ้นในปฏิกิริยาก่อนหน้าบริสุทธิ์เพื่อให้ได้ L-valine
อัตราผลตอบแทนของทั้งสามวิธีข้างต้นมีทั้งหมด 36 เปอร์เซ็นต์ถึง 40 เปอร์เซ็นต์ นอกจากนี้ยังสามารถสังเคราะห์ได้โดยการไฮโดรไลซิสของไอโซบิวไทรัลดีไฮด์ โซเดียมไซยาไนด์ และแอมโมเนียมคาร์บอเนต ผลผลิตของวิธีนี้คือประมาณร้อยละ 49 นอกจากนี้ยังมีวิธีการต่างๆ มากมายสำหรับการสลายราซีมี เช่น การทำไฮโดรไลซิสด้วยเอนไซม์กรดอะมิโนอะซิล DL และการแยกโดยใช้กรดอะมิโนอิสระที่ละลายได้ต่ำและผลิตภัณฑ์อะซิเลต กรดอะมิโนวาเลอเรียนที่ผลิตโดยการหมักนั้นเป็นชนิด L ทั้งหมด และไม่จำเป็นต้องมีการแยกด้วยแสง สายพันธุ์ที่ใช้ในการหมัก ได้แก่ Micrococcus glutamicum, Bacillus ammoniae, Escherichia coli และ Aerobacterium ใช้สื่อเช่นกลูโคสยูเรียเกลืออนินทรีย์ ฯลฯ