stringtranslate.com

Дикарбоновая кислота

В органической химии дикарбоновая кислота — это органическое соединение , содержащее две карбоксильные группы ( −COOH ). Общую молекулярную формулу дикарбоновых кислот можно записать как HO 2 C−R−CO 2 H , где R может быть алифатическим или ароматическим . В целом дикарбоновые кислоты демонстрируют схожее химическое поведение и реакционную способность с монокарбоновыми кислотами .

Дикарбоновые кислоты используются при получении сополимеров, таких как полиамиды и полиэфиры . Наиболее широко используемой дикарбоновой кислотой в промышленности является адипиновая кислота , которая является предшественником в производстве нейлона . Другие примеры дикарбоновых кислот включают аспарагиновую кислоту и глутаминовую кислоту , две аминокислоты в организме человека. Название можно сократить до дикислоты ; длинноцепочечные алифатические дикарбоновые кислоты известны как жирные дикислоты .

Линейные и циклические насыщенные дикарбоновые кислоты

Общая формула ациклической дикарбоновой кислоты — HO
2С(СН
2)
нКО
2H . [1] Ссылки PubChem предоставляют доступ к дополнительной информации о соединениях, включая другие названия, идентификаторы, токсичность и безопасность. [ необходима ссылка ]

Кислоты от двухуглеродной щавелевой кислоты до десятичленной себациновой кислоты можно запомнить с помощью мнемонического приема «О, сын мой, иди и молись тихо и безмолвно», а также «О, боже! Какой замечательный яблочный пирог, сладкий как сахар!». [ по мнению кого? ]

Происшествие

Японский воск представляет собой смесь, содержащую триглицериды дикарбоновых кислот C21, C22 и C23, получаемых из дерева сумах ( Rhus sp.).

Большое исследование дикарбоновых кислот, присутствующих в средиземноморских орехах, выявило необычные компоненты. [6] Было определено в общей сложности 26 второстепенных кислот (от 2 в пекане до 8% в арахисе): 8 видов, полученных из янтарной кислоты , вероятно, связанных с фотосинтезом , и 18 видов с цепью от 5 до 22 атомов углерода. Кислоты с более высоким весом (>C20) обнаружены в суберине, присутствующем на растительных поверхностях (внешняя кора, эпидермис корня). α,ω-диовые кислоты C16 до C26 считаются диагностическими для суберина. С C18:1 и C18:2 их содержание составляет от 24 до 45% от всего суберина. Они присутствуют в низких уровнях (<5%) в кутине растений , за исключением Arabidopsis thaliana , где их содержание может превышать 50%. [7]

Было показано, что гипертермофильные микроорганизмы, в частности, содержат большое разнообразие дикарбоновых кислот. [8] Это, вероятно, самое важное отличие этих микроорганизмов от других морских бактерий. Дикарбоновые жирные кислоты от C16 до C22 были обнаружены в гипертермофильной архее Pyrococcus furiosus . Короткие и средние цепи (до 11 атомов углерода) дикарбоновых кислот были обнаружены в цианобактериях рода Aphanizomenon . [9]

Дикарбоновые кислоты могут быть получены путем ω-окисления жирных кислот во время их катаболизма . Было обнаружено, что эти соединения появляются в моче после введения трикаприна и триундецилина. Хотя значение их биосинтеза остается плохо изученным, было показано, что ω-окисление происходит в печени крыс, но с низкой скоростью, требует кислорода, НАДФН и цитохрома P450 . Позднее было показано, что эта реакция более важна для голодающих или диабетических животных, у которых 15% пальмитиновой кислоты подвергается ω-окислению, а затем tob-окислению, это генерирует малонил-КоА , который далее используется в синтезе насыщенных жирных кислот. [10] Определение дикарбоновых кислот, полученных путем перманганат-периодатного окисления моноеновых жирных кислот, было полезно для изучения положения двойной связи в углеродной цепи. [11]

Дикарбоновые кислоты с разветвленной цепью

Длинноцепочечные дикарбоновые кислоты, содержащие вицинальное диметильное разветвление вблизи центра углеродной цепи, были обнаружены в роде Butyrivibrio , бактериях, которые участвуют в переваривании целлюлозы в рубце. [12] Эти жирные кислоты, называемые диаболовыми кислотами , имеют длину цепи, зависящую от жирной кислоты, используемой в культуральной среде. Самая распространенная диаболовая кислота в Butyrivibrio имела длину цепи из 32 атомов углерода. Диаболовые кислоты были также обнаружены в основных липидах рода Thermotoga отряда Thermotogales , бактерий, живущих в источниках сольфатара , глубоководных морских гидротермальных системах и высокотемпературных морских и континентальных нефтяных месторождениях. [13] Было показано, что около 10% их липидной фракции были симметричными диаболовыми кислотами C30-C34. Диаболовые кислоты C30 (13,14-диметилоктакозандиовая кислота) и C32 (15,16-диметилтриаконтандиовая кислота) были описаны в Thermotoga maritima . [14]

Некоторые исходные дикислоты C29–C32, но с метильными группами на атомах углерода C-13 и C-16, были выделены и охарактеризованы из липидов термофильной анаэробной бактерии Thermoanaerobacter ethanolicus . [15] Наиболее распространенной дикислотой была C30 α,ω-13,16-диметилоктакозандиовая кислота.

Бифитановые дикислоты присутствуют в геологических отложениях и считаются трассерами прошлого анаэробного окисления метана. [16] Несколько форм без или с одним или двумя пентациклическими кольцами были обнаружены в кайнозойских просачивающихся известняках. Эти липиды могут быть нераспознанными метаболитами архей.

Кроцетин

Кроцетин является основным соединением кроцинов (гликозидов кроцетина), которые являются основными красными пигментами рылец шафрана ( Crocus sativus ) и плодов гардении ( Gardenia jasminoides ). Кроцетин представляет собой дикарбоновую кислоту с 20-углеродной цепью, которая является дитерпеноидом и может рассматриваться как каротиноид. Это был первый растительный каротиноид, который был признан еще в 1818 году, в то время как история выращивания шафрана насчитывает более 3000 лет. Основным активным ингредиентом шафрана является желтый пигмент кроцин 2 (известны три других производных с различным гликозилированием), содержащий гентиобиозную ( дисахаридную ) группу на каждом конце молекулы. Был разработан простой и специфический метод ВЭЖХ-УФ для количественного определения пяти основных биологически активных ингредиентов шафрана, а именно четырех кроцинов и кроцетина. [17]

Ненасыщенные дикарбоновые кислоты

Травматическая кислота была одной из первых биологически активных молекул, выделенных из растительных тканей. Было показано, что эта дикарбоновая кислота является мощным ранозаживляющим средством в растениях, которое стимулирует деление клеток вблизи места раны, [18] она происходит из гидропероксидов жирных кислот 18:2 или 18:3 после преобразования в оксожирные кислоты .

транс,транс -Муконовая кислота является метаболитом бензола у людей. Определение ее концентрации в моче используется в качестве биомаркера профессионального или экологического воздействия бензола. [19] [20]

Глютиновая кислота, замещенный аллен , была выделена из Alnus glutinosa (Betulaceae). [21]

В то время как полиненасыщенные жирные кислоты необычны для растительных кутикул, сообщалось о том, что диненасыщенная дикарбоновая кислота является компонентом поверхностных восков или полиэфиров некоторых видов растений. Так, октадека-c6,c9-диен-1,18-диоат, производное линолевой кислоты , присутствует в кутикуле Arabidopsis и Brassica napus . [22]

Алкилитаконаты

Итаконовая кислота
PubChem 811

Несколько дикарбоновых кислот, имеющих алкильную боковую цепь и итаконатное ядро, были выделены из лишайников и грибов , итаконовая кислота (метиленянтарная кислота) является метаболитом, вырабатываемым нитчатыми грибами. Среди этих соединений несколько аналогов, называемых хетомелловыми кислотами с различной длиной цепи и степенью ненасыщенности, были выделены из различных видов лишайника Chaetomella. Было показано, что эти молекулы являются ценной основой для разработки противораковых препаратов из-за их сильного ингибирующего действия на фарнезилтрансферазу . [23]

Серия алкил- и алкенилитаконатов, известных как церипоровые кислоты (Pub Chem 52921868), была обнаружена в культурах селективного лигнин -деградирующего грибка ( гриб белой гнили ), Ceriporiopsis subvermispora. [24] [25] Подробно обсуждались абсолютная конфигурация церипоровых кислот, их стереоселективный биосинтетический путь и разнообразие их метаболитов. [26]

Замещенные дикарбоновые кислоты

Ароматические дикарбоновые кислоты

Терефталевая кислота — это химический продукт, используемый в производстве полиэфира, известного под такими торговыми марками, как ПЭТ, терилен, дакрон и лавсан .

Характеристики

Дикарбоновые кислоты обычно являются кристаллическими твердыми веществами. Растворимость в воде и температура плавления α,ω-соединений прогрессируют в ряду по мере того, как углеродные цепи становятся длиннее с чередованием нечетного и четного числа атомов углерода, так что для четного числа атомов углерода температура плавления выше, чем для следующего в ряду с нечетным числом. [27] Эти соединения являются слабыми двухосновными кислотами с pK a, стремящимися к значениям приблизительно 4,5 и 5,5 по мере увеличения разделения между двумя карбоксилатными группами. Таким образом, в водном растворе при pH около 7, типичном для биологических систем, уравнение Хендерсона-Хассельбаха указывает, что они существуют преимущественно в виде дикарбоксилатных анионов.

Дикарбоновые кислоты, особенно небольшие и линейные, могут использоваться в качестве сшивающих реагентов. [28] Дикарбоновые кислоты, в которых карбоксильные группы не разделены ни одним атомом углерода или разделены одним атомом углерода, при нагревании разлагаются, выделяя диоксид углерода и оставляя монокарбоновую кислоту. [27]

Правило Бланка гласит, что нагревание бариевой соли дикарбоновой кислоты или ее дегидратация уксусным ангидридом даст циклический ангидрид кислоты, если атомы углерода, несущие кислотные группы, находятся в положении 1 и (4 или 5). Так, янтарная кислота даст янтарный ангидрид . Для кислот с карбоксильными группами в положении 1 и 6 эта дегидратация вызывает потерю диоксида углерода и воды с образованием циклического кетона, например, адипиновая кислота образует циклопентанон . [27]

Производные

Что касается монофункциональных карбоновых кислот, то существуют производные тех же типов; [ необходимо разъяснение ] однако, есть дополнительное осложнение, заключающееся в том, что одна или обе карбоксильные группы могут быть изменены. [ необходимо цитирование ] Если изменяется только одна, то производное называется «кислотным», а если изменяются оба конца, то оно называется «нормальным». [ необходимо цитирование ] [ требуется обновление ] Производные включают один или оба карбоксилата, преобразуемых в их соли, хлорангидриды кислот, сложные эфиры, амиды и ангидриды. [ необходимо цитирование ] В случае ангидридов или амидов две карбоксильные группы могут объединиться, образуя циклическое соединение, например, сукцинимид . [29]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Бой Корнилс, Питер Лаппе «Дикарбоновые кислоты, алифатические» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана 2014, Wiley-VCH, Вайнхайм. doi :10.1002/14356007.a08_523.pub3
  2. ^ Юнг, Хо Вон; Чаплински, Тимоти Дж.; Ван, Лин; Глейзбрук, Джейн; Гринберг, Джин Т. (2009). «Прайминг в системном иммунитете растений». Science . 324 (3 апреля 2009 г.): 89–91. Bibcode :2009Sci...324...89W. doi :10.1126/science.1170025. PMID  19342588. S2CID  206518245.
  3. ^ Кадеш, Ричард Г. (ноябрь 1954 г.). «Двухосновные кислоты». Журнал Американского общества нефтехимиков . 31 (11): 568–573. doi :10.1007/BF02638574. S2CID  189786702.
  4. ^ Mascia, PN; Scheffran, J.; Widholm, JM (2010). Биотехнология растений для устойчивого производства энергии и побочных продуктов. Биотехнология в сельском хозяйстве и лесном хозяйстве. Springer Berlin Heidelberg. стр. 231. ISBN 978-3-642-13440-1. Получено 18 мая 2021 г. .
  5. ^ ab Kroha, Kyle (сентябрь 2004 г.). «Промышленная биотехнология предоставляет возможности для коммерческого производства новых длинноцепочечных двухосновных кислот». Inform . 15 : 568–571.
  6. ^ Дембицкий, Валерий М; Гольдшлаг, Паулина; Сребник, Моррис (апрель 2002 г.). «Наличие дикарбоновых (диовых) кислот в некоторых средиземноморских орехах». Пищевая химия . 76 (4): 469–473. doi :10.1016/S0308-8146(01)00308-9.
  7. ^ Поллард, Майк; Бейссон, Фред; Олрогге, Джон Б. (3 апреля 2009 г.). «Создание липидных барьеров: биосинтез кутина и суберина». Trends in Plant Science . 13 (5): 89–91. doi :10.1016/j.tplants.2008.03.003. PMID  18440267.
  8. ^ Карбаллейра, Н. М.; Рейес, М.; Состре, А.; Хуан, Х.; Верхаген, М. Ф.; Адамс, М. В. (2009). «Необычный состав жирных кислот гипертермофильной археи Pyrococcus furiosus и бактерии Thermotoga maritima». J. Bacteriol . 179 (8): 2766–2768. doi :10.1128 / jb.179.8.2766-2768.1997. PMC 179030. PMID  9098079. 
  9. ^ Дембицкий, В.М.; Шкроб, И.; Го, Дж.В. (2001). «Состав дикарбоновых и жирных кислот цианобактерий рода Aphanizomenon». Биохимия (Москва) . 66 (1): 72–76. doi :10.1023/A:1002837830653. PMID  11240396. S2CID  34894138.
  10. ^ Вада, Ф.; Усами, М. (1997). «Исследования антикетогенного эффекта ω-окисления жирных кислот и глюконеогенности дикарбоновых кислот». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Липиды и липидный метаболизм . 487 (2): 261–268. doi :10.1016/0005-2760(77)90002-9.
  11. ^ Лонгмюр, Кеннет Дж.; Росси, Мэри Э.; Реселе-Тиден, Кристин (1987). «Определение положения двойной связи моноеновой жирной кислоты с помощью перманганат-периодатного окисления с последующей высокоэффективной жидкостной хроматографией фенациловых эфиров карбоновых кислот». Аналитическая биохимия . 167 (2): 213–221. doi :10.1016/0003-2697(87)90155-2. PMID  2831753.
  12. ^ Klein, RA; Hazlewood, GP; Kemp, P; Dawson, RM (1 декабря 1979 г.). «Новая серия длинноцепочечных дикарбоновых кислот с вицинальным диметильным разветвлением, обнаруженная в качестве основных компонентов липидов Butyrivibrio spp». The Biochemical Journal . 183 (3): 691–700. doi :10.1042/bj1830691. PMC 1161651. PMID  540040 . 
  13. ^ Хубер, Роберт; Лангворти, Томас А.; Кёниг, Хельмут; Томм, Михаэль; Вёзе, Карл Р.; Слейтр, Уве Б.; Штеттер, Карл О. (май 1986 г.). "Thermotoga maritima sp. nov. представляет собой новый род уникальных чрезвычайно термофильных эубактерий, растущих до 90 °C". Архивы микробиологии . 144 (4): 324–333. Bibcode : 1986ArMic.144..324H. doi : 10.1007/BF00409880. S2CID  12709437.
  14. ^ Карбаллейра, Н. М.; Рейес, М.; Состре, А.; Хуан, Х.; Верхаген, М. Ф.; Адамс, М. В. (апрель 1997 г.). «Необычный состав жирных кислот гипертермофильной археи Pyrococcus furiosus и бактерии Thermotoga maritima». Журнал бактериологии . 179 (8): 2766–8. doi :10.1128/jb.179.8.2766-2768.1997. PMC 179030. PMID  9098079 . 
  15. ^ Юнг, С.; Зейкус, Дж. Г.; Холлингсворт, РИ (июнь 1994 г.). «Новое семейство очень длинноцепочечных альфа-омега-дикарбоновых кислот является основным структурным жирным ацильным компонентом мембранных липидов Thermoanaerobacter ethanolicus 39E». Журнал исследований липидов . 35 (6): 1057–65. doi : 10.1016/S0022-2275(20)40101-4 . PMID  8077844.
  16. ^ Биргель, Даниэль; Элверт, Маркус; Хан, Сицю; Пекманн, Йорн (январь 2008 г.). «13C-обедненные бифитановые дикислоты как трассеры прошлого анаэробного окисления метана». Органическая геохимия . 39 (1): 152–156. Bibcode : 2008OrGeo..39..152B. doi : 10.1016/j.orggeochem.2007.08.013.
  17. ^ Ли, На; Линь, Ге; Квань, Иу-Ва; Минь, Чжи-Да (июль 1999). «Одновременное количественное определение пяти основных биологически активных ингредиентов шафрана методом высокоэффективной жидкостной хроматографии». Журнал хроматографии A. 849 ( 2): 349–355. doi :10.1016/S0021-9673(99)00600-7. PMID  10457433.
  18. ^ Фармер, Эдвард Э. (1994). «Сигнализация жирных кислот в растениях и связанных с ними микроорганизмах». Молекулярная биология растений . 26 (5): 1423–1437. doi :10.1007/BF00016483. PMID  7858198. S2CID  3712976.
  19. ^ Wiwanitkit V, Soogarun S, Suwansaksri J (2007). «Корреляционное исследование параметров эритроцитов и транс-, транс-муконовой кислоты в моче у субъектов, подвергшихся профессиональному воздействию бензола». Toxicologic Pathology . 35 (2): 268–9. doi :10.1080/01926230601156278. PMID  17366320. S2CID  6392962.
  20. ^ Weaver VM, Davoli CT, Heller PJ, et al. (1996). «Воздействие бензола, оцененное по мочевой транс-транс-муконовой кислоте, на городских детей с повышенным уровнем свинца в крови». Environ. Health Perspect . 104 (3): 318–23. doi :10.2307/3432891. JSTOR  3432891. PMC 1469300. PMID  8919771 . 
  21. ^ Сати, Сушил Чандра; Сати, Нитин; Сати, ОП (2011). «Биоактивные компоненты и медицинская значимость рода Alnus». Обзоры фармакогнозии . 5 (10): 174–183. doi : 10.4103/0973-7847.91115 . PMC 3263052. PMID  22279375 . 
  22. ^ Бонавентура, Густаво; Ольрогге, Джон; Поллард, Майк (2004). «Анализ состава алифатических мономеров полиэфиров, связанных с эпидермисом Arabidopsis: наличие октадека-цис-6, цис-9-диен-1,18-диоата в качестве основного компонента». The Plant Journal . 40 (6): 920–930. doi : 10.1111/j.1365-313X.2004.02258.x . PMID  15584957.
  23. ^ Сингх, Шео Б.; Джаясурия, Хиранти; Сильверман, Кит К.; Бонфильо, Синтия А.; Уильямсон, Джоанн М.; Лингхэм, Рассел Б. (март 2000 г.). «Эффективные синтезы, ингибирующая активность хетомелловых кислот и аналогов в отношении фарнезил-протеинтрансферазы человека и дрожжей». Биоорганическая и медицинская химия . 8 (3): 571–580. doi :10.1016/s0968-0896(99)00312-0. PMID  10732974.
  24. ^ Эноки, Макико; Ватанабэ, Такаши; Хонда, Йоичи; Кувахара, Масааки (2000). «Новая флуоресцентная дикарбоновая кислота, (Z)-1,7-нонадекадиен-2,3-дикарбоновая кислота, продуцируемая грибком белой гнили Ceriporiopsis subvermispora». Chemistry Letters . 29 (1): 54–55. doi :10.1246/cl.2000.54.
  25. ^ Амирта, Рудианто; Фухимори, Кения; Шираи, Нобуаки; Хонда, Йоичи; Ватанабе, Такаши (декабрь 2003 г.). «Церипоровая кислота C, гексадеценилитаконат, продуцируемый грибком, разрушающим лигнин, Ceriporiopsis subvermispora». Химия и физика липидов . 126 (2): 121–131. doi :10.1016/S0009-3084(03)00098-7. PMID  14623447.
  26. ^ Нисимура, Хироси; Мураяма, Киоко; Ватанабе, Такахито; Хонда, Йоичи; Ватанабе, Такаши (июнь 2009 г.). «Абсолютная конфигурация церипоровых кислот, метаболитов, подавляющих окислительно-восстановительный процесс железа, производимых селективным лигнин-разрушающим грибком Ceriporiopsis subvermispora». Химия и физика липидов . 159 (2): 77–80. doi :10.1016/j.chemphyslip.2009.03.006. PMID  19477313.
  27. ^ abc Шмидт, Юлиус (1955). Органическая химия . Лондон: Оливер и Бойд. С. 283–284.
  28. ^ Могадас, Бабак; Солук, Атефех; Садеги, Давуд (сентябрь 2021 г.). «Разработка хитозановой мембраны с использованием нетоксичных сшивающих агентов для потенциального применения в качестве перевязочных материалов». Polymer Bulletin . 78 (9): 4919–4929. doi :10.1007/s00289-020-03352-8.
  29. ^ Бернтсен, А. (1922). Органическая химия . Лондон: Blackie & Son. стр. 242.

Внешние ссылки