stringtranslate.com

оксалат

Оксалат (систематическое название IUPAC: этандиоат ) представляет собой анион с химической формулой C 2 O.2-4. Этот дианион бесцветен. Это происходит естественным путем, в том числе в некоторых продуктах питания. Он образует различные соли , например оксалат натрия ( Na 2 C 2 O 4 ), и несколько сложных эфиров , таких как диметилоксалат ( (CH 3 ) 2 C 2 O 4 ). Это сопряженное основание щавелевой кислоты . При нейтральном pH в водном растворе щавелевая кислота полностью превращается в оксалат.

Связь с щавелевой кислотой

Диссоциация протонов щавелевой кислоты протекает ступенчато; как и в случае других полипротонных кислот , потеря одного протона приводит к образованию одновалентного гидрооксалат- аниона HC 2 O.−4. Соль с этим анионом иногда называют кислым оксалатом , одноосновным оксалатом или оксалатом водорода . Константа равновесия ( Ka ) потери первого протона равна5,37 × 10 −2 ( p K a  = 1,27). Потеря второго протона, в результате которого образуется оксалат-ион, имеет константу равновесия5,25 × 10 −5 (pKa = 4,28  ). Эти значения подразумевают, что в растворах с нейтральным pH отсутствует щавелевая кислота и существуют лишь следовые количества оксалата водорода. [3] В литературе часто неясно различие между H 2 C 2 O 4 , HC 2 O−4, и C 2 O2-4, а совокупность видов именуется щавелевой кислотой. [ нужна цитата ]

Состав

Оксалат-анион существует в неплоской конформации, где диэдры O-C-C-O приближаются к 90 ° с приблизительной симметрией D 2d . [4] При хелатировании катионов оксалат принимает плоскую конформацию D 2h . [5] [6] Однако в структуре оксалата цезия Cs 2 C 2 O 4 двугранный угол O–C–C–O составляет 81(1)°. [7] [8] Следовательно, Cs 2 C 2 O 4 более точно соответствует структуре симметрии D 2d , поскольку две плоскости CO 2 расположены в шахматном порядке. Методом монокристаллической рентгеновской дифракции идентифицированы две структурные формы оксалата рубидия Rb 2 C 2 O 4 : одна содержит плоский, а другая - шахматный оксалат.

По расчетам, барьер вращения вокруг этой связи составляет примерно 2–6 ккал/моль для свободного дианиона C 2 O.2-4. [11] [12] [13] Такие результаты согласуются с интерпретацией, согласно которой центральная связь C-C рассматривается как одинарная связь с минимальными π-взаимодействиями между двумя CO .−2единицы измерения. [4] Этот барьер вращения вокруг связи C-C (который формально соответствует разнице в энергии между плоской и шахматной формами) можно объяснить электростатическими взаимодействиями , поскольку неблагоприятное отталкивание O-O максимизируется в плоской форме.

Встречаемость в природе

Оксалат встречается во многих растениях, где он синтезируется путем неполного окисления сахаридов .

Некоторые растительные продукты, такие как корень и/или листья шпината , ревень и гречка , содержат большое количество щавелевой кислоты и могут способствовать образованию камней в почках у некоторых людей. Другие богатые оксалатами растения включают жирную курицу («бараньи четвертины»), щавель и несколько видов Oxalis (также иногда называемых щавелем). Корень и/или листья ревеня и гречихи богаты щавелевой кислотой. [14] Другие съедобные растения со значительными концентрациями оксалатов включают в порядке убывания карамболу ( карамболу ), черный перец , петрушку , мак , амарант , мангольд , свеклу , какао , шоколад , большинство орехов , большинство ягод , рыбий хвост , пальмы , Новозеландский шпинат ( Tetragonia Tetragonioides ) и фасоль . [ нужна цитация ] Листья чайного растения ( Camellia sinensis ) содержат одну из самых высоких измеренных концентраций щавелевой кислоты по сравнению с другими растениями. Однако напиток, полученный путем настаивания в горячей воде, обычно содержит лишь небольшое или умеренное количество щавелевой кислоты из-за небольшой массы листьев, используемых для заваривания. [ нужна цитата ]

Физиологические эффекты

Сканирующая электронная микрофотография поверхности камня в почках , показывающая тетрагональные кристаллы ведделлита (дигидрат оксалата кальция), выходящие из аморфной центральной части камня; длина рисунка по горизонтали составляет 0,5 мм фигурного оригинала.

Чрезмерное потребление продуктов, богатых оксалатами, связано с образованием камней в почках из-за ионов металлов, таких как оксалат кальция , что является фактором риска образования камней в почках. [16]

Некоторые грибы рода Aspergillus продуцируют щавелевую кислоту . [17]

В качестве лиганда для ионов металлов

Оксалат также образует координационные соединения , которые иногда сокращают до ox . Обычно он встречается как бидентатный лиганд . Когда оксалат хелатируется с одним металлическим центром, он всегда принимает плоскую конформацию. Как бидентатный лиганд он образует 5-членное кольцо MC 2 O 2 . Показательным комплексом является ферриоксалат калия , K 3 [Fe(C 2 O 4 ) 3 ] . Препарат оксалиплатин демонстрирует улучшенную растворимость в воде по сравнению с более старыми препаратами на основе платины , что позволяет избежать дозолимитирующего побочного эффекта нефротоксичности . Щавелевая кислота и оксалаты могут окисляться перманганатом в автокаталитической реакции. Одним из основных применений щавелевой кислоты является удаление ржавчины, которое возникает из-за того, что оксалат образует водорастворимые производные с ионом трехвалентного железа.

Избыток

Избыточный уровень оксалатов в крови называется гипероксалемией , а высокий уровень оксалатов в моче — гипероксалурией .

Приобретенный

Хотя это и необычно, потребление оксалатов (например, выпас животных на оксалатсодержащих растениях, таких как Bassia hyssopifolia , или потребление человеком щавеля или, особенно в чрезмерных количествах, черного чая ) может привести к заболеванию почек или даже смерти из-за отравление оксалатами. Медицинский журнал Новой Англии сообщил об острой оксалатной нефропатии, «почти наверняка вызванной чрезмерным употреблением чая со льдом» у 56-летнего мужчины, который выпивал «шестнадцать стаканов чая со льдом по 8 унций в день» (примерно 3,8 литра). Авторы статьи предположили, что острая оксалатная нефропатия является недостаточно диагностируемой причиной почечной недостаточности, и предложили тщательно изучить диетический анамнез пациентов в случаях необъяснимой почечной недостаточности без протеинурии (избыток белка в моче) и с большим количеством оксалата кальция в моче. осадок мочи. [18] Oxalobacter formigenes в кишечной флоре может помочь облегчить эту ситуацию. [19]

Врожденный

Первичная гипероксалурия — редкое наследственное заболевание, приводящее к повышенному выделению оксалатов, при этом часто встречаются оксалатные камни.

Рекомендации

  1. ^ «Оксалат».
  2. ^ «оксалат (2-) (CHEBI: 30623)» . www.ebi.ac.uk. _ Проверено 2 января 2019 г. оксалат(2-) (CHEBI:30623) представляет собой сопряженное основание оксалата(1-) (CHEBI:46904) … оксалат(1-) (CHEBI:46904) представляет собой сопряженную кислоту оксалата(2-) (CHEBI:30623)
  3. ^ Рименшнейдер, Вильгельм; Танифудзи, Минору (2000). "Щавелевая кислота". Энциклопедия промышленной химии Ульмана . дои : 10.1002/14356007.a18_247. ISBN 3-527-30673-0.
  4. ^ аб Дин, Филип AW (2012). «Оксалатный дианион C2O42-: плоский или непланарный?». Журнал химического образования . 89 (3): 417–418. Бибкод : 2012JChEd..89..417D. дои : 10.1021/ed200202r.
  5. ^ Рид, Д.А.; Олмстед, ММ (1981). «Уточнение структуры оксалата натрия» (PDF) . Acta Crystallographica Раздел B. 37 (4): 938–939. Бибкод : 1981AcCrB..37..938R. дои : 10.1107/S0567740881004676.
  6. ^ Бигли, Б.; Смолл, RWH (1964). «Строение оксалата лития». Акта Кристаллографика . 17 (6): 783–788. Бибкод : 1964AcCry..17..783B. дои : 10.1107/S0365110X64002079 .
  7. ^ На рисунке 81(1)° (1) указывает, что 1° — это стандартная погрешность измеренного угла 81°.
  8. ^ abc Диннебье, Роберт Э.; Венский, Саша; Пантефер, Мартин; Янсен, Мартин (2003). «Кристаллическая и молекулярная структура щелочных оксалатов: первое доказательство шахматного расположения оксалат-аниона в твердом состоянии». Неорганическая химия . 42 (5): 1499–1507. дои : 10.1021/ic0205536. ПМИД  12611516.
  9. ^ Диннебье, RE; Венский, С.; Пантофер, М.; Янсен, М. (2003). «Запись CSD WUWTIR: оксалат дицезия». Кембриджская структурная база данных: структуры доступа . Кембриджский центр кристаллографических данных . дои : 10.5517/cc6fzf0.
  10. ^ Диннебье, RE; Венский, С.; Пантофер, М.; Янсен, М. (2003). «Запись CSD QQQAZJ03: дикалий оксалат». Кембриджская структурная база данных: структуры доступа . Кембриджский центр кристаллографических данных . дои : 10.5517/cc6fzcy.
  11. ^ Кларк, Тимоти; Шлейер, Пауль фон Раге (1981). «Конформационные предпочтения 34 молекул валентных электронов A 2 X 4 : исследование ab initio B 2 F 4 , B 2 Cl 4 , N 2 O 4 и C
    2    О2−
    4    ". Журнал вычислительной химии . 2 : 20–29. doi : 10.1002/jcc.540020106. S2CID  98744097.
  12. ^ Дьюар, Майкл Дж.С.; Чжэн, Я-Цзюнь (1990). «Строение оксалат-иона». Журнал молекулярной структуры: THEOCHEM . 209 (1–2): 157–162. дои : 10.1016/0166-1280(90)85053-П.
  13. ^ Герберт, Джон М.; Ортис, СП (2000). «Ab initio исследование отрыва электронов в дикарбоксилатных дианионах». Журнал физической химии А. 104 (50): 11786–11795. Бибкод : 2000JPCA..10411786H. дои : 10.1021/jp002657c.
  14. ^ Штрайтвейзер, Эндрю младший ; Хиткок, Клейтон Х. (1976). Введение в органическую химию . Макмиллан. п. 737. ИСБН 9780024180100.
  15. ^ Резник, Мартин И.; Пак, Чарльз Ю.К. (1990). Мочекаменная болезнь. Медицинский и хирургический справочник . Компания WB Saunders. п. 158. ИСБН 0-7216-2439-1.
  16. ^ Митчелл Т., Кумар П., Редди Т., Вуд К.Д., Найт Дж., Ассимос Д.Г., Холмс Р.П. (март 2019 г.). «Пищевые оксалаты и образование камней в почках». Американский журнал физиологии. Почечная физиология . 316 (3): Ф409–Ф413. дои : 10.1152/ajprenal.00373.2018. ПМК 6459305 . ПМИД  30566003. 
  17. ^ Пабукчуоглу, Угур (2005). «Аспекты оксалоза, связанные с аспергиллезом, в патологоанатомических образцах». Патология – исследования и практика . 201 (5): 363–368. дои :10.1016/j.prp.2005.03.005. ПМИД  16047945.
  18. ^ Сайед, Фахд; Мена Гутьеррес, Алехандра; Гаффар, Умбар (2 апреля 2015 г.). «Случай нефропатии, вызванной холодным чаем». Медицинский журнал Новой Англии . 372 (14): 1377–1378. дои : 10.1056/NEJMc1414481 . ПМИД  25830441.
  19. ^ Зинер, Р.; Банген, У.; Сидху, Х.; Хёнов, Р.; фон Унру, Г.; Гессен, А. (2013). «Роль колонизации Oxalobacter formigenes при оксалатно-кальциевой каменной болезни». Почки Интернешнл . 83 (июнь): 1144–1149. дои : 10.1038/ki.2013.104 . ПМИД  23536130.

дальнейшее чтение

Внешние ссылки