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化學合成法就是利用有機合成和化學工程相結合的技術生產或制備氨基酸的方法。DL-色氨酸的化學法合成，大致可分為以吲哚為原料的合成法和以苯肼為原料的合成法兩種。Snydcr和MacDonald研究出了一種簡單的合成DL-色氨酸的方法，即在乙酸和乙酸酐的存在下利用吲哚和α-乙酰氨基丙烯酸直接縮合，得到N-乙酞-DL-色氨酸，此物質在氫氧化鈉溶液中水解即可得到DL-色氨酸，收率為57．7%。Moe和MacDonald報道以苯肼為原料合成色氨酸，即在乙酸鈉存在下，將丙烯醛和乙酰氨基丙二酸二乙酯縮合，縮合體再與苯肼反應而生成苯腙，苯腙在H2S04或BF3水溶液中回流水解，環化得到化合物3-吲哚基-甲基-乙酰氨基-丙二酸二乙酯，將此化合物水解脫羧可得DL-色氨酸。

化學合成法的優點是在氨基酸品種上不受限制，既可制備天然氨基酸，又可制備各種特殊結構的非天然氨基酸。但這并不意味著具有工業生產價值，由于合成得到的氨基酸都是DL-型外消旋體，必須經過拆分才能得到人體能夠利用的L-氨基酸。故用化學合成法生產DL-色氨酸時，除需考慮合成工藝條件外，還要考慮異構體的拆分與D-色氨酸異構體的消旋利用，三者缺一不可。因此，化學法合成L-色氨酸在工業上的應用也受到一定的限制。