Phenylbrenztraubensäure

Phenylbrenztraubensäure, mit IUPAC-Namen 2-Oxo-3-phenylpropansäure, ist als Derivat der Brenztraubensäure eine α-Ketosäure und Abbauprodukt der Aminosäure Phenylalanin.

Herstellung und Gewinnung

Eine technische Synthese von Phenylbrenztraubensäure geht vom Benzylchlorid aus, welches mittels Kohlenmonoxid und Dicobaltoctacarbonyl als Katalysator doppelt carbonyliert wird.^[3]

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Für die Verbindung kann ein Tautomeriegleichgewicht mit einer Keto- und einer Enolstruktur formuliert werden. In fester Phase können zwei polymorphe Formen auftreten, die bei 155 °C (Form I) und 162 °C (Form II) schmelzen. Form II ist bei Raumtemperatur instabil und wandelt sich innerhalb von zwei Tagen in Form I um. IR- und Raman-spektroskopische Untersuchungen zeigten, dass in beiden festen Formen die Enolstruktur vorliegt.^[2] In Lösung hängt die Lage des Tautomeriegleichgewichts von der Art des Lösungsmittels ab. Während in aprotischen Lösungsmitteln wie Tetrachlorkohlenstoff und DMSO die Enolform dominiert, liegt in wäßriger Lösung eine durch Hydratation stabilisierte Ketoform vor.^[4]^[5] Mit einer Säurekonstante pK^{s von 2,54 ist Phenylbrenztraubensäure eine relativ starke Säure.^[6]}

Chemische Eigenschaften

Phenylbrenztraubensäure kann durch die Behandlung mit Ammoniak oder Ammoniumsulfat in wäßrigem Medium in racemisches Phenylalanin bzw. dessen Säureamid überführt werden.^[7] Die Synthese des enantiomerenreinen (S)-Isomers ^[8] oder (R)-Isomers^[9]gelingt in enzymatischen Reaktionen.

Biologische Bedeutung

Phenylbrenztraubensäure wird bei der angeborenen Stoffwechselstörung Phenylketonurie in hohen Konzentrationen mit dem Urin ausgeschieden. Gibt man der Säure bei der Fölling-Probe Eisen(III)-chlorid bei, tritt eine charakteristische Grünfärbung auf.

Einzelnachweise

↑ Datenblatt Phenylbrenztraubensäure bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 24. Juni 2010.
↑ ^2,0 ^2,1 ^2,2 Ho-Hi Lee, Kouji Kimura, Takatomo Takai, Hitoshi Senda, Akio Kuwae, Kazuhiko Hanai: Polymorphism of phenylpyruvic acid studied by IR, Raman and solid state 13C NMR spectroscopy in Spectrochim. Acta A 55 (1999) 2877–2882, doi:10.1016/S1386-1425(99)00109-2.
↑ Bertleff, W.; Roeper, M.; Sava, X.: Carbonylation in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2007 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, doi:10.1002/14356007.a05_217.pub2.
↑ Kazuhiko Hanai, Akio Kuwae, Satoshi Kawai, Yoko Ono: Keto-enol tautomerism and vibrational spectra of phenylpyruvic acids in J. Phys. Chem. 93 (1989) 6013–6016, doi:10.1021/j100353a016.
↑ Kazuhiko Hanai, Satoshi Kawai: Vibrational and NMR spectra of phenylpyruvic acid and its salts in aqueous solution in J. Mol. Struct. 245 (1991 21–27, doi:10.1016/0022-2860(91)87003-Z.
↑ Kishoref, N.; Holden, M.J.; Tewari J.B.; Goldberg, R.N.: A thermodynamic investigation of some reactions involving prephenic acid in J. Chem. Thermodyn. 31 (1999) 211–227, doi:10.1006/jcht.1998.0444.
↑ Hiroshi Yanagawa, Yumiko Makino, Kazuki Sato, Masato Nishizawa, Fujio Egami: Novel formation of α-amino acid from α-oxo acids and ammonia in an aqueous medium in Origins of Life and Evolution of Biospheres 14 (1984) 163–169, doi:10.1007/BF00933654.
↑ Yasuhisa Asano: Enzymatic Synthesis of (S)-Phenylalanine and Related (S)-Amino Acids by Phenylalanine Dehydrogenase in Methods in Biotechnology, Vol. 17: Microbial Enzymes and Biotransformations, Edited by: J. L. Barredo, Humana Press Inc., Totowa, NJ, S. 141.
↑ Evans, C.T.; Peterson, W.; Choma, C.; Misawa, M.: Biotransformation of phenylpyruvic acid to l-phenylalanine using a strain of Pseudomonas fluorescens ATCC 11250 with high transaminase activity in Applied Microbiology and Biotechnology 26 (1987) 305–312, doi:10.1007/BF00256659.

[sa-1] Datenblatt Phenylbrenztraubensäure bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 24. Juni 2010.

[Lee-2] 2,0 ^2,1 ^2,2 Ho-Hi Lee, Kouji Kimura, Takatomo Takai, Hitoshi Senda, Akio Kuwae, Kazuhiko Hanai: Polymorphism of phenylpyruvic acid studied by IR, Raman and solid state 13C NMR spectroscopy in Spectrochim. Acta A 55 (1999) 2877–2882, doi:10.1016/S1386-1425(99)00109-2.

[3] Bertleff, W.; Roeper, M.; Sava, X.: Carbonylation in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2007 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, doi:10.1002/14356007.a05_217.pub2.

[Hanai1-4] Kazuhiko Hanai, Akio Kuwae, Satoshi Kawai, Yoko Ono: Keto-enol tautomerism and vibrational spectra of phenylpyruvic acids in J. Phys. Chem. 93 (1989) 6013–6016, doi:10.1021/j100353a016.

[Hanai2-5] Kazuhiko Hanai, Satoshi Kawai: Vibrational and NMR spectra of phenylpyruvic acid and its salts in aqueous solution in J. Mol. Struct. 245 (1991 21–27, doi:10.1016/0022-2860(91)87003-Z.

[6] Kishoref, N.; Holden, M.J.; Tewari J.B.; Goldberg, R.N.: A thermodynamic investigation of some reactions involving prephenic acid in J. Chem. Thermodyn. 31 (1999) 211–227, doi:10.1006/jcht.1998.0444.

[7] Hiroshi Yanagawa, Yumiko Makino, Kazuki Sato, Masato Nishizawa, Fujio Egami: Novel formation of α-amino acid from α-oxo acids and ammonia in an aqueous medium in Origins of Life and Evolution of Biospheres 14 (1984) 163–169, doi:10.1007/BF00933654.

[8] Yasuhisa Asano: Enzymatic Synthesis of (S)-Phenylalanine and Related (S)-Amino Acids by Phenylalanine Dehydrogenase in Methods in Biotechnology, Vol. 17: Microbial Enzymes and Biotransformations, Edited by: J. L. Barredo, Humana Press Inc., Totowa, NJ, S. 141.

[9] Evans, C.T.; Peterson, W.; Choma, C.; Misawa, M.: Biotransformation of phenylpyruvic acid to l-phenylalanine using a strain of Pseudomonas fluorescens ATCC 11250 with high transaminase activity in Applied Microbiology and Biotechnology 26 (1987) 305–312, doi:10.1007/BF00256659.

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