stringtranslate.com

Дикарбоновая кислота

В органической химии дикарбоновая кислота представляет собой органическое соединение , содержащее две карбоксильные группы ( -СООН ). 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 сходное 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 при производстве нейлона . Другие примеры дикарбоновых кислот включают аспарагиновую кислоту и глутаминовую кислоту , две аминокислоты в организме человека. Название можно сократить до двухкислоты .

Линейные и циклические насыщенные дикарбоновые кислоты

Общая формула ациклической дикарбоновой кислоты: HO.
2С(СН
2)
нСО
2Х. _ [1] Ссылки на PubChem предоставляют доступ к дополнительной информации о соединениях, включая другие названия, идентификаторы, токсичность и безопасность.

Кислоты, от двухуглеродной щавелевой кислоты до десятичленной себациновой кислоты, можно запомнить, используя мнемонические фразы «О, сын мой, иди и молись тихо и молча», а также «О боже!» Какой замечательный яблочный пирог, сладкий, как сахар!».

Вхождение

Японский воск представляет собой смесь триглицеридов дикарбоновых кислот С21, С22 и С23, полученных из сумахового дерева ( Rhus sp.).

Большое исследование дикарбоновых кислот, присутствующих в средиземноморских орехах, выявило необычные компоненты. [6] Всего было определено 26 минорных кислот (от 2 в пекане до 8% в арахисе): 8 видов, полученных из янтарной кислоты , вероятно, в связи с фотосинтезом , и 18 видов с цепочкой от 5 до 22 атомов углерода. Кислоты с более высоким весом (> C20) обнаружены в суберине , присутствующем на поверхности растений (внешняя кора, эпидермис корня). От C16 до C26a, ω-диовые кислоты считаются диагностическими для суберина. Содержание С18:1 и С18:2 составляет от 24 до 45% всего суберина. Они присутствуют в небольших количествах (<5%) в кутине растений , за исключением Arabidopsis thaliana , где их содержание может превышать 50%. [7]

Показано, что гипертермофильные микроорганизмы специфически содержат большое разнообразие дикарбоновых кислот. [8] Вероятно, это самое важное отличие этих микроорганизмов от других морских бактерий. Диоевые жирные кислоты от С16 до С22 были обнаружены у гипертермофильного архея Pyrococcus Furiosus . Коротко- и среднецепочечные (до 11 атомов углерода) дикарбоновые кислоты обнаружены у цианобактерий рода Aphanizomenon . [9]

Дикарбоновые кислоты могут быть получены путем ω-окисления жирных кислот в ходе их катаболизма . Было обнаружено, что эти соединения появлялись в моче после введения трикаприна и триундецилина. Хотя значение их биосинтеза остается малоизученным, было продемонстрировано, что ω-окисление происходит в печени крыс, но с низкой скоростью, требует кислорода, НАДФН и цитохрома Р450 . Позже было показано, что эта реакция более важна у голодающих или диабетических животных, у которых 15% пальмитиновой кислоты подвергается ω-окислению, а затем тоб-окислению, при этом образуется малонил-КоА , который в дальнейшем используется в синтезе насыщенных жирных кислот. [10] Определение дикарбоновых кислот, образующихся при перманганатно-периодатном окислении моноеновых жирных кислот, было полезно для изучения положения двойной связи в углеродной цепи. [11]

Дикарбоновые кислоты с разветвленной цепью

Длинноцепочечные дикарбоновые кислоты, содержащие вицинальные диметиловые разветвления вблизи центра углеродной цепи, были обнаружены у бактерий рода Butyrivibrio , которые участвуют в переваривании целлюлозы в рубце. [12] Эти жирные кислоты, называемые диаболическими кислотами , имеют длину цепи, зависящую от жирной кислоты, используемой в культуральной среде. Самая распространенная диаболическая кислота в Butyrivibrio имела длину цепи из 32 атомов углерода. Диаболические кислоты обнаружены также в липидах ядра рода Thermotoga отряда Thermotogales , бактерий, обитающих в сольфатарных источниках , глубоководных морских гидротермальных системах и высокотемпературных морских и континентальных нефтяных месторождениях. [13] Было показано, что около 10% их липидной фракции составляют симметричные диаболические кислоты от C30 до C34. Диаболические кислоты C30 (13,14-диметилоктакозандиовая кислота) и C32 (15,16-диметилтриаконтандиовая кислота) были описаны у Thermotoga maritima . [14]

Некоторые родительские двухосновные кислоты от C29 до C32, но с метильными группами на атомах углерода C-13 и C-16, были выделены и охарактеризованы из липидов термофильной анаэробной бактерии Thermoanaerobacter этаноликус . [15] Наиболее распространенной двухкислотной кислотой была C30 a,ω-13,16-диметилоктакозандиовая кислота.

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

Кроцетин

Кроцетин является основным соединением кроцинов (кроцетиновых гликозидов), которые являются основными красными пигментами рылец шафрана ( Crocus sativus ) и плодов гардении ( Gardenia jasminoides ). Кроцетин представляет собой дикарбоновую кислоту с 20-углеродной цепью, которая представляет собой дитерпеноид и может рассматриваться как каротиноид. Это был первый растительный каротиноид, который был обнаружен еще в 1818 году, а история выращивания шафрана насчитывает более 3000 лет. Основным действующим веществом шафрана является желтый пигмент кроцин 2 (известны еще три 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 тканей растений. Было показано, что эта дикарбоновая кислота является мощным ранозаживляющим средством у растений, которое стимулирует деление клеток вблизи места раны. [18] она образуется из гидроперекисей жирных кислот 18:2 или 18:3 после превращения в оксожирные кислоты .

Транс,транс -Муконовая кислота является метаболитом бензола в организме человека. Поэтому определение его 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]

Хотя полиненасыщенные жирные кислоты редко встречаются в кутикуле растений, сообщалось, что диненасыщенная дикарбоновая кислота входит в состав поверхностных восков или полиэфиров некоторых видов растений. Так, в кутикуле Arabidopsis и Brassica napus присутствует октадека-c6,c9-диен-1,18-диоат, производное линолевой кислоты . [22]

Алкилитаконаты

Итаконовая кислота
PubChem 811

Из лишайников и грибов было выделено несколько дикарбоновых кислот, имеющих алкильную боковую цепь и итаконатное ядро , причем итаконовая кислота (метиленянтарная кислота) является метаболитом, продуцируемым нитчатыми грибами. Среди этих соединений из различных видов лишайника Chaetomella было выделено несколько аналогов, называемых хетомелловыми кислотами, с различной длиной цепи и степенью ненасыщенности. Было показано, что эти молекулы являются ценными в качестве основы для разработки противораковых препаратов из-за их сильного ингибирующего фарнезилтрансферазы эффекта. [23]

Ряд алкил- и алкенил-итаконатов, известных как церипоровые кислоты (Pub Chem 52921868), был обнаружен в культурах селективного лигнин -деградирующего гриба ( гриба белой гнили ) Ceriporiopsis subvermispora. [24] [25] Подробно обсуждаются абсолютная конфигурация церипоровых кислот, их стереоселективный путь биосинтеза и разнообразие их метаболитов. [26]

Замещенные дикарбоновые кислоты

Ароматические дикарбоновые кислоты

Терефталевая кислота — это товарный химикат , используемый при производстве полиэстера, известного под такими торговыми марками, как ПЭТ, Терилен, Дакрон и Лавсан .

Характеристики

Дикарбоновые кислоты представляют собой кристаллические твердые вещества. Растворимость в воде и температура плавления α,ω-соединений последовательно изменяются 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 следующий в ряду с нечетным номером. [27] Эти соединения представляют собой слабые двухосновные кислоты с pK a, стремящимся к значениям ок. 4,5 и 5,5, поскольку расстояние между двумя карбоксилатными группами увеличивается. Таким образом, в водном растворе при pH около 7, типичном для биологических систем, уравнение Хендерсона-Хассельбаха указывает на их существование преимущественно в виде дикарбоксилат-анионов.

Дикарбоновые кислоты, особенно малые и линейные, можно использовать в качестве сшивающих реагентов. [28] Дикарбоновые кислоты, в которых карбоксильные группы не разделены ни одним атомом углерода или одним атомом углерода, разлагаются при нагревании с выделением углекислого газа и образованием монокарбоновой кислоты. [27]

Правило Блана гласит, что нагревание бариевой соли дикарбоновой кислоты или ее дегидратация уксусным ангидридом дает ангидрид циклической кислоты, если атомы углерода, несущие кислотные группы, находятся в положениях 1 и (4 или 5). Таким образом, янтарная кислота дает янтарный ангидрид . Для кислот с карбоксильными группами в положениях 1 и 6 эта дегидратация приводит к потере углекислого газа и воды с образованием циклического кетона, например, адипиновая кислота образует циклопентанон . [27]

Производные

Что касается монофункциональных карбоновых кислот, то существуют производные того же типа. Однако существует дополнительная сложность, заключающаяся в том, что одна или две карбоксильные группы могут быть изменены. Если изменен только один, производное называется «кислотой», а если изменены оба конца, его называют «нормальным». Эти производные включают соли, хлориды, сложные эфиры, амиды и ангидриды. В случае ангидридов или амидов две карбоксильные группы могут соединяться вместе с образованием циклического соединения, например сукцинимида . [29]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Бой Корнилс, Питер Лаппе «Алифатические дикарбоновые кислоты» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана, 2014, Wiley-VCH, Вайнхайм. дои : 10.1002/14356007.a08_523.pub3
  2. ^ Юнг, Хо Вон; Чаплински, Тимоти Дж.; Ван, Линь; Глейзбрук, Джейн; Гринберг, Джин Т. (2009). «Прайминг системного иммунитета растений». Наука . 324 (3 апреля 2009 г.): 89–91. Бибкод : 2009Sci...324...89W. дои : 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. дои : 10.1007/BF02638574. S2CID  189786702.
  4. ^ Массия, ПН; Шеффран, Дж.; Видхольм, Дж. М. (2010). Биотехнология растений для устойчивого производства энергии и сопутствующих продуктов. Биотехнология в сельском и лесном хозяйстве. Шпрингер Берлин Гейдельберг. п. 231. ИСБН 978-3-642-13440-1. Проверено 18 мая 2021 г.
  5. ^ аб Кроха, Кайл (сентябрь 2004 г.). «Промышленная биотехнология открывает возможности для коммерческого производства новых длинноцепочечных двухосновных кислот». Поставить в известность . 15 : 568–571.
  6. ^ Дембицкий, Валерий М; Гольдшлаг, Паулина; Сребник, Моррис (апрель 2002 г.). «Наличие дикарбоновых (диоевых) кислот в некоторых средиземноморских орехах». Пищевая химия . 76 (4): 469–473. дои : 10.1016/S0308-8146(01)00308-9.
  7. ^ Поллард, Майк; Бейссон, Фред; Олрогге, Джон Б. (3 апреля 2009 г.). «Построение липидных барьеров: биосинтез кутина и суберина». Тенденции в науке о растениях . 13 (5): 89–91. doi :10.1016/j.tplants.2008.03.003. ПМИД  18440267.
  8. ^ Карбаллейра, Нью-Мексико; Рейес, М.; Состре, А.; Хуанг, Х.; Верхаген, МФ; Адамс, М.В. (2009). «Необычный состав жирных кислот гипертермофильной археи Pyrococcus Furiosus и бактерии Thermotoga maritima». Дж. Бактериол . 179 (8): 2766–2768. дои : 10.1128/jb.179.8.2766-2768.1997. ПМК 179030 . ПМИД  9098079. 
  9. ^ Дембицкий, В.М.; Шкроб И.; Иди, СП (2001). «Дикарбоновые и жирнокислотные композиции цианобактерий рода Aphanizomenon». Биохимия (Москва) . 66 (1): 72–76. дои : 10.1023/А: 1002837830653. PMID  11240396. S2CID  34894138.
  10. ^ Вада, Ф.; Усами, М. (1997). «Исследование антикетогенного действия ω-окисления жирных кислот и глюконеогенности дикарбоновых кислот». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Липиды и липидный обмен . 487 (2): 261–268. дои : 10.1016/0005-2760(77)90002-9.
  11. ^ Лонгмюр, Кеннет Дж.; Росси, Мэри Э.; Реселе-Тиден, Кристина (1987). «Определение положения двойной связи моноеновой жирной кислоты путем окисления перманганатом-периодатом с последующей высокоэффективной жидкостной хроматографией фенациловых эфиров карбоновых кислот». Аналитическая биохимия . 167 (2): 213–221. дои : 10.1016/0003-2697(87)90155-2. ПМИД  2831753.
  12. ^ Кляйн, РА; Хэзлвуд, врач общей практики; Кемп, П; Доусон, РМ (1 декабря 1979 г.). «Новая серия длинноцепочечных дикарбоновых кислот с вицинальным диметиловым разветвлением, обнаруженная в качестве основных компонентов липидов Butyrivibrio spp». Биохимический журнал . 183 (3): 691–700. дои : 10.1042/bj1830691. ПМЦ 1161651 . ПМИД  540040. 
  13. ^ Хубер, Роберт; Лэнгуорси, Томас А.; Кениг, Гельмут; Томм, Майкл; Вёзе, Карл Р.; Слейтр, Уве Б.; Стеттер, Карл О. (май 1986 г.). «Thermotoga maritima sp. nov. представляет собой новый род уникальных чрезвычайно термофильных эубактерий, растущих до 90 ° C». Архив микробиологии . 144 (4): 324–333. дои : 10.1007/BF00409880. S2CID  12709437.
  14. ^ Карбаллейра, Нью-Мексико; Рейес, М; Состре, А; Хуанг, Х; Верхаген, МФ; Адамс, М.В. (апрель 1997 г.). «Необычный состав жирных кислот гипертермофильной археи Pyrococcus Furiosus и бактерии Thermotoga maritima». Журнал бактериологии . 179 (8): 2766–8. дои : 10.1128/jb.179.8.2766-2768.1997. ПМК 179030 . ПМИД  9098079. 
  15. ^ Юнг, С; Зейкус, Дж.Г.; Холлингсворт, Род-Айленд (июнь 1994 г.). «Новое семейство альфа, омега-дикарбоновых кислот с очень длинной цепью является основным структурным жирно-ацильным компонентом мембранных липидов Thermoanaerobacter этаноликус 39E». Журнал исследований липидов . 35 (6): 1057–65. дои : 10.1016/S0022-2275(20)40101-4 . ПМИД  8077844.
  16. ^ Биргель, Дэниел; Элверт, Маркус; Хан, Сицю; Пекманн, Йорн (январь 2008 г.). «Бифитановые двухкислоты с обеднением 13C как индикаторы прошлого анаэробного окисления метана». Органическая геохимия . 39 (1): 152–156. Бибкод : 2008OrGeo..39..152B. doi :10.1016/j.orggeochem.2007.08.013.
  17. ^ Ли, На; Линь, Ге; Кван, Ю-Ва; Мин, Чжи-Да (июль 1999 г.). «Одновременное количественное определение пяти основных биологически активных ингредиентов шафрана методом высокоэффективной жидкостной хроматографии». Журнал хроматографии А. 849 (2): 349–355. дои : 10.1016/S0021-9673(99)00600-7. ПМИД  10457433.
  18. ^ Фармер, Эдвард Э. (1994). «Передача сигналов жирных кислот в растениях и связанных с ними микроорганизмах». Молекулярная биология растений . 26 (5): 1423–1437. дои : 10.1007/BF00016483. PMID  7858198. S2CID  3712976.
  19. ^ Виваниткит В., Сугарун С., Сувансаксри Дж. (2007). «Корреляционное исследование параметров эритроцитов и транс-, транс-муконовой кислоты в моче у субъектов, подвергшихся профессиональному воздействию бензола». Токсикологическая патология . 35 (2): 268–9. дои : 10.1080/01926230601156278. PMID  17366320. S2CID  6392962.
  20. ^ Уивер В.М., Даволи К.Т., Хеллер П.Дж. и др. (1996). «Воздействие бензола, оцениваемое по транс-, транс-муконовой кислоте в моче, у городских детей с повышенным уровнем свинца в крови». Окружающая среда. Перспектива здоровья . 104 (3): 318–23. дои : 10.2307/3432891. JSTOR  3432891. PMC 1469300 . ПМИД  8919771. 
  21. ^ Сати, Сушил Чандра; Сати, Нитин; Сати, ОП (2011). «Биоактивные компоненты и лекарственное значение рода Alnus». Фармакогнозические обзоры . 5 (10): 174–183. дои : 10.4103/0973-7847.91115 . ПМК 3263052 . ПМИД  22279375. 
  22. ^ Бонавентура, Густаво; Олрогге, Джон; Поллард, Майк (2004). «Анализ алифатического мономерного состава полиэфиров, связанных с эпидермисом Arabidopsis: наличие октадека-цис-6, цис-9-диен-1,18-диоата в качестве основного компонента». Заводской журнал . 40 (6): 920–930. дои : 10.1111/j.1365-313X.2004.02258.x . ПМИД  15584957.
  23. ^ Сингх, С.Б.; Джаясурия, Х; Сильверман, КК; Бонфиглио, Калифорния; Уильямсон, Дж. М.; Лингхэм, РБ (март 2000 г.). «Эффективный синтез, ингибирующая фарнезилпротеинтрансферазу человека и дрожжей активность хетомелловых кислот и аналогов». Биоорганическая и медицинская химия . 8 (3): 571–80. дои : 10.1016/S0968-0896(99)00312-0. ПМИД  10732974. – через ScienceDirect (может потребоваться подписка или контент может быть доступен в библиотеках.) 
  24. ^ Эноки, Макико; Ватанабэ, Такаши; Хонда, Йоичи; Кувахара, Масааки (2000). «Новая флуоресцентная дикарбоновая кислота, (Z)-1,7-нонадекадиен-2,3-дикарбоновая кислота, производимая грибом белой гнили Ceriporiopsis subvermispora». Химические письма . 29 (1): 54–55. дои : 10.1246/кл.2000.54.
  25. ^ Амирта, Рудианто; Фухимори, Кения; Шираи, Нобуаки; Хонда, Йоичи; Ватанабэ, Такаши (декабрь 2003 г.). «Церипоровая кислота C, гексадеценилитаконат, вырабатываемый разлагающим лигнин грибом Ceriporiopsis subvermispora». Химия и физика липидов . 126 (2): 121–131. дои : 10.1016/S0009-3084(03)00098-7. ПМИД  14623447.
  26. ^ Нисимура, Хироши; Мураяма, Кёко; Ватанабэ, Такахито; Хонда, Йоичи; Ватанабэ, Такаши (июнь 2009 г.). «Абсолютная конфигурация церипоровых кислот, метаболитов, подавляющих окислительно-восстановительный процесс железа, продуцируемых селективным разлагающим лигнин грибом Ceriporiopsis subvermispora». Химия и физика липидов . 159 (2): 77–80. doi :10.1016/j.chemphyslip.2009.03.006. ПМИД  19477313.
  27. ^ abc Шмидт, Юлиус (1955). Органическая химия . Лондон: Оливер и Бойд. стр. 283–284.
  28. ^ Могадас, Бабак; Солюк, Атефе; Садеги, Давуд (24 августа 2020 г.). «Разработка хитозановой мембраны с использованием нетоксичных сшивающих агентов для потенциального применения в качестве перевязочного материала». Полимерный вестник . 78 (9): 4919–4929. дои : 10.1007/s00289-020-03352-8. ISSN  1436-2449. S2CID  221283821.
  29. ^ Бернтсен, А. (1922). Органическая химия . Лондон: Блэки и сын. п. 242.

Внешние ссылки