Оксалат ( систематическое название ИЮПАК: этандиоат ) — анион с химической формулой C2O2−4. Этот дианион бесцветен. Он встречается в природе, в том числе в некоторых продуктах питания. Он образует различные соли , например, оксалат натрия ( Na 2 C 2 O 4 ), и несколько 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.
Диссоциация протонов щавелевой кислоты происходит ступенчато; как и для других полипротонных кислот , потеря одного протона приводит к образованию одновалентного гидрооксалатного аниона HC2O .−4. Соль с этим анионом иногда называют кислым оксалатом , одноосновным оксалатом или водородным оксалатом . Константа равновесия ( K a ) для потери первого протона равна5,37 × 10−2 ( p K a = 1,27). Потеря второго протона, которая дает оксалат-ион, имеет константу равновесия5,25 × 10−5 (p K a = 4,28). Эти значения подразумевают, что в растворах с нейтральным pH нет щавелевой кислоты и присутствуют только следовые количества щавелевокислого водорода. [3] В литературе часто неясно различие между H 2 C 2 O 4 , HC 2 O−4, и С 2 О2−4, а совокупность видов называется щавелевой кислотой. [ необходима цитата ]
Оксалат-анион существует в неплоской конформации, где диэдральные углы O–C–C–O приближаются к 90° с приблизительной симметрией D 2d . [4] При хелатировании катионами оксалат принимает плоскую конформацию D 2h . [5] [6] Однако в структуре оксалата цезия Cs 2 C 2 O 4 диэдральный угол O–C–C–O составляет 81(1)°. [7] [8] Следовательно, Cs 2 C 2 O 4 более точно аппроксимируется структурой симметрии D 2d , поскольку две плоскости CO 2 смещены. С помощью рентгеновской дифракции монокристалла были идентифицированы две структурные формы оксалата рубидия Rb 2 C 2 O 4 : одна содержит плоский, а другая — смещенный оксалат.
Барьер вращения вокруг этой связи, как подсчитано, составляет примерно 2–6 ккал/моль для свободного дианиона C 2 O.2−4. [11] [12] [13] Такие результаты согласуются с интерпретацией, что центральная связь C−C рассматривается как одинарная связь с минимальными π-взаимодействиями между двумя CO−2[4] Этот барьер для вращения вокруг связи C−C (который формально соответствует разнице в энергии между плоской и ступенчатой формами) может быть отнесен к электростатическим взаимодействиям, поскольку неблагоприятное отталкивание O−O максимизируется в плоской форме.
Оксалат встречается во многих растениях, где он синтезируется путем неполного окисления сахаридов .
Несколько растительных продуктов, таких как корень и/или листья шпината , ревень и гречиха , содержат много щавелевой кислоты и могут способствовать образованию камней в почках у некоторых людей. Другие растения, богатые оксалатами, включают курятник («четверть ягненка»), щавель и несколько видов Oxalis (также иногда называемых щавелем). Корень и/или листья ревеня и гречихи содержат много щавелевой кислоты. [14] Другие съедобные растения со значительными концентрациями оксалата включают, в порядке убывания, карамболу ( карамболу ), черный перец , петрушку , мак , амарант , мангольд , свеклу , какао , шоколад , большинство орехов , большинство ягод , пальмы рыбий хвост , новозеландский шпинат ( Tetragonia tetragonioides ) и фасоль . [ необходима цитата ] 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 только низкое или умеренное количество щавелевой кислоты из-за небольшой массы листьев, используемых для заваривания. [ необходима цитата ]
Избыточное потребление продуктов, богатых оксалатами, связано с образованием камней в почках из ионов металлов, таких как оксалат кальция , что является фактором риска образования камней в почках. [16]
Некоторые грибы рода Aspergillus производят щавелевую кислоту. [ 17]
Оксалат также образует координационные соединения , где его иногда сокращают до ox . Он обычно встречается как бидентатный лиганд . Когда оксалат хелатируется с одним металлическим центром, он всегда принимает плоскую конформацию. Как бидентатный лиганд, он образует 5-членное кольцо MC2O2. Иллюстративный комплекс - ферриоксалат калия, K3[Fe(C2O4) 3 ] . Лекарственное средство оксалиплатин демонстрирует улучшенную растворимость в воде по сравнению со старыми препаратами на основе платины , избегая ограничивающего дозу побочного эффекта нефротоксичности . Щавелевая кислота и оксалаты могут быть окислены 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.
Избыточный уровень оксалатов в крови называется гипероксалемией , а высокий уровень оксалатов в моче называется гипероксалурией .
Хотя это и необычно, потребление оксалатов (например, выпас животных на растениях, содержащих оксалаты, таких как Bassia hyssopifolia , или потребление человеком лесного щавеля или, особенно в чрезмерных количествах, черного чая ) может привести к заболеванию почек или даже смерти из-за отравления оксалатами. В New England Journal of Medicine сообщалось об острой оксалатной нефропатии, «почти наверняка вызванной чрезмерным потреблением холодного чая» у 56-летнего мужчины, который выпивал «шестнадцать 8-унциевых стаканов холодного чая ежедневно» (примерно 3,8 литра). Авторы статьи выдвинули гипотезу, что острая оксалатная нефропатия является недостаточно диагностируемой причиной почечной недостаточности, и предложили тщательное изучение диетического анамнеза пациента в случаях необъяснимой почечной недостаточности без протеинурии (избытка белка в моче) и с большим количеством оксалата кальция в осадке мочи. [18] Oxalobacter formigenes в кишечной флоре может помочь облегчить это. [19]
Первичная гипероксалурия — редкое наследственное заболевание, приводящее к повышенному выделению оксалатов, при этом часто образуются оксалатные камни.
(2−) (CHEBI:30623) является сопряженным основанием оксалата(1−) (CHEBI:46904) … оксалат(1−) (CHEBI:46904) является сопряженной кислотой оксалата(2−) (CHEBI:30623)