Mit 15N-Isotopen markierte Aminosäuren (15N-Aminosäuren) stellen ein sicheres und wirksames Tracer-Werkzeug für die Untersuchung der Synthese natürlicher Produkte, des Proteinstoffwechsels sowie der Diagnose und Behandlung von Krankheiten in lebenden Organismen dar. Darüber hinaus ist es ein wichtiger Synthesebaustein für die Synthese 15N-markierter Arzneimittel.
Derzeit werden 15N-markierte Aminosäuren im Allgemeinen durch mikrobielle Fermentation und chemische Reduktionsaminierung von Ketosäuren synthetisiert. Diese Methoden erfordern jedoch normalerweise komplexe Schritte, Hochtemperaturbedingungen oder die Verwendung von giftigem Cyanid, was zu Energie- und Umweltproblemen führt. Daher ist es von großer Bedeutung, eine umweltfreundliche und schonende Methode zur Synthese von 15N-Aminosäuren zu entwickeln.
Kürzlich berichtete Zhangs Gruppe über eine elektrochemische Methode zur Synthese von 15N-Aminosäuren aus 15N-Nitrit und Ketonsäuren über einer handelsüblichen Nickelschaumkathode (NF) in einer wässrigen Lösung unter Umgebungsbedingungen. Es wurde 15N-Alanin mit einer Ausbeute von 93 % erzielt. Beeindruckenderweise konnte 15N-Ammonium, das Hauptnebenprodukt, mit einer Ausbeute von 93 % zu 15N-Nitrit elektrooxidiert werden, wodurch die Recyclingeigenschaften und die Atomökonomie von 15N-Nitrit realisiert wurden. Die Forschung wird in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaft China Chemie.
Ein 15N-Nitrit→15NH2OH→15N-Oxim→15N-Aminosäure-Weg wurde durch eine Reihe von Kontrollexperimenten, in situ abgeschwächte Totalreflexions-Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (in situ A TR-SEIRAS) und Online-differentielle elektrochemische Massenspektrometrie ( DEMS).
Darüber hinaus eignete sich die Methode zur Synthese von sechs 15N-Aminosäuren mit einer Ausbeute von 68–95 %, was die gute Universalität dieser Methode demonstriert. Ein Medikament zur Behandlung von Hepatitis, 15N-Tiopronin, wurde unter Verwendung von 15N-Glycin synthetisiert, was den Nutzen dieser Methode unterstreicht.
Die Studie bietet nicht nur eine Strategie für die Raumtemperatur- und umweltfreundliche Synthese von 15N-Aminosäuren, sondern eröffnet auch einen nachhaltigen Weg zur Konstruktion 15N-markierter Verbindungen.
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Yongmeng Wu et al., Elektrosynthese von 15N-markierten Aminosäuren aus 15N-Nitrit und Ketonsäuren, Wissenschaft China Chemie (2023). DOI: 10.1007/s11426-023-1613-x