Application de la RMN à l’étude des réactions du formaldéhyde avec les fonctions aminées de l’alanine et de la lysine en fonction du pH du milieu

¹ Institut National de la Recherche Agronomique, Laboratoire de Technologie des Aliments des Animaux, Chemin de la Géraudière, 44072 Nantes Cedex, France.
² Université de Nantes, Laboratoire de Chimie Organique Physique, ERA, CNRS 315, 44072 Nantes Cedex, France.

Résumé

Les réactions du formaldéhyde avec les fonctions aminées de l’alanine et de la lysine ont été étudiées à l’aide de la RMN du carbone et du proton.

La réaction d’addition initiale, qui conduit à des dérivés N-monohydroxyméthylés, se fait suivant un mécanisme équilibré dont le calcul des constantes montre la réactivité accrue de la forme non protonée des fonctions amines par rapport à la forme protonée. Cette addition est plus importante sur la fonction å aminée de la lysine que sur la fonction a aminée.

Dans le cas des composés comportant une seule fonction réactive (alanine, Na-acétyllysine), on observe uniquement les dérivés monohydroxyméthylés. En milieu acide, la lysine donne principalement les dérivés N-monohydroxyméthylés, par contre pour des pH compris entre 5 et 10, ceux-ci sont susceptibles de se condenser entre eux pour former une liaison diméthylène éther.

Dans tous les cas les hydroxyméthyles peuvent être réduits en monométhyles. De plus, la Ne-méthyllysine peut subir une nouvelle hydroxyméthylation dont la réduction conduit à la Ne-diméthyllysine.

Abstract

Reactions of formaldehyde with the amino groups of alanine and lysine have been studied as a function of the pH using carbon and proton NMR.

The first addition reaction giving monohydroxymethyl, is equilibrated and the determination of the constants shows a much higher reactivity for the non protonated form of the amino group. The extent of addition is greater with the å amino group of lysine than with the á amino group. With compounds possessing only one reactive function (alanine, Na acetyllysine), the principal derivative is the monohydroxymethyl. With lysine, which has two groups able to react with formaldehyde, the monohydroxymethyls are the only products observed in acidic medium ; however, in a pH range of 5 to 10, these hydroxymethyls are able to condense with each other to form a dimethylene ether bonding.

In each case, the hydroxymethyls can be reduced to monomethyls. The Nåmethyllysine undergoes a new hydroxymethylation which gives the Ne dimethyllysine after reduction.