stringtranslate.com

Альфа-гидроксикарбоновая кислота

Структурные формулы α-, β- и γ-гидроксикислот

Альфа-гидроксикарбоновые кислоты , или α-гидроксикарбоновые кислоты ( AHA ), представляют собой группу карбоновых кислот, имеющих гидроксильную группу, расположенную на расстоянии одного атома углерода от кислотной группы. Этот структурный аспект отличает их от бета-гидроксикислот , где функциональные группы разделены двумя атомами углерода. [1] Известные AHA включают гликолевую кислоту , молочную кислоту , миндальную кислоту и лимонную кислоту .

α-Гидроксикислоты являются более сильными кислотами по сравнению с их неальфа-гидроксильными аналогами, свойство которых усиливается за счет внутренних водородных связей . [2] [3] [4] AHA выполняют двойную функцию: в промышленности они используются в качестве добавок в корма для животных и в качестве прекурсоров для синтеза полимеров. [5] [6] [7] [8] В косметике они обычно используются из-за их способности химически отшелушивать кожу и увлажнять ее . [9]

Использует

Синтез и использование полимеров на основе молочной кислоты , включая полимолочную кислоту (PLA) и ее циклический эфир лактида , используются при создании биоразлагаемых материалов, таких как медицинские имплантаты , системы доставки лекарств и шовные материалы . [6] Аналогичным образом, гликолевая кислота служит основой для разработки поли(гликолевой кислоты), полигликолида ( PGA), полимера, отличающегося высокой кристалличностью, термической стабильностью и механической прочностью, несмотря на его синтетическое происхождение. [5] Как PLA, так и PGA полностью биоразлагаемы. [7]

Кроме того, миндальная кислота , другая альфа-гидроксикислота, при соединении с серной кислотой образует «SAMMA», полученный путем конденсации с серной кислотой . [8] Ранние лабораторные исследования, проведенные в 2002 и 2007 годах против известных патогенов, таких как вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) и вирус простого герпеса (HSV), предполагают, что SAMMA требует дальнейшего изучения в качестве местного микробицида для предотвращения передачи вагинальных инфекций, передающихся половым путем . [8] [10]

2-Гидрокси-4-(метилтио)масляная кислота , альфа-гидроксикарбоновая кислота, используется в коммерческих целях в рацемической смеси для замены метионина в кормах для животных . [11]

Синтез и реакции

α-Гидроксикислоты, такие как гликолевая кислота, молочная кислота, лимонная кислота и миндальная кислота, служат предшественниками в органическом синтезе , играя роль в промышленном получении различных соединений. [12] [13] Эти кислоты используются при синтезе альдегидов посредством окислительного расщепления . [14] [15] α-Гидроксикислоты особенно склонны к кислотно-катализируемому декарбонилированию , в результате чего в качестве побочных продуктов образуются оксид углерода , кетон или альдегид, а также вода. [16]

Один из распространенных путей синтеза включает гидролиз α-галогенкарбоновых кислот, легкодоступных предшественников, для получения 2-гидроксикарбоновых кислот. Например, производство гликолевой кислоты обычно следует этому методу, используя реакцию, вызванную основанием, за которой следует кислотная обработка. Аналогично, ненасыщенные кислоты и эфиры фумарата и малеата подвергаются гидратации для получения производных яблочной кислоты из эфиров и 3-гидроксипропионовой кислоты из акриловой кислоты . [12]

R−CH(Cl)CO2H + H2O → R−CH(OH)CO2H + HCl

Другой путь синтеза α-гидроксикислот включает добавление цианистого водорода к кетонам или альдегидам с последующим кислотным гидролизом промежуточного продукта циангидрина . [17]

R−CHO + HCN → R−CH(OH)CN
R−CH(OH)CN + 2H2O → R−CH(OH) CO2H + NH3

Кроме того, специализированные синтетические пути включают реакцию дилитированных карбоновых кислот с кислородом с последующей водной обработкой. [18]

R−CHLiCO 2 Li + O 2 → R−CH(O 2 Li)CO 2 Li
R−CH(O 2 Li)CO 2 Li + H + → R−CH(OH)CO 2 H + 2Li + + ...

Кроме того, α-кетоальдегиды могут быть преобразованы в α-гидроксикислоты посредством реакции Канниццаро . [19]

R−C(O)CHO + 2OH − → R−CH(OH)CO−2+ Н2О​

Происшествие

2-Гидрокси-4-(метилтио)масляная кислота является промежуточным продуктом в биосинтезе 3-диметилсульфониопропионата , предшественника природного диметилсульфида . [20]

Безопасность

Альфа-гидроксикислоты, как правило, безопасны при использовании на коже в качестве косметического средства с использованием рекомендуемой дозировки. Наиболее распространенными побочными эффектами являются легкое раздражение кожи, покраснение и шелушение. [9] Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) и экспертные группы Cosmetic Ingredient Review предполагают, что альфа-гидроксикислоты безопасны для использования, если они продаются в низких концентрациях, с уровнем pH выше 3,5 и включают подробные инструкции по безопасности. [9]

FDA предупредило потребителей, что следует проявлять осторожность при использовании альфа-гидроксикислот после того, как спонсируемое промышленностью исследование показало, что они могут увеличить вероятность солнечных ожогов. [9] Этот эффект обратим после прекращения использования альфа-гидроксикислот. Другие источники предполагают, что гликолевая кислота , в частности, может защищать от солнечных повреждений. [9]

Смотрите также

Дальнейшее чтение

Ссылки

  1. ^ Мильтенбергер, Карлхайнц (2000). «Гидроксикарбоновые кислоты алифатические». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a13_507. ISBN 3527306730.
  2. ^ Доусон Р. М. и др. (1959). Данные для биохимических исследований . Оксфорд: Clarendon Press.
  3. ↑ Справочник по химии и физике, CRC Press, 58-е издание, стр. D147 (1977)
  4. ^ Сила водородной связи также отражена в спектре ядерного магнитного резонанса протонов этих соединений: вместо того, чтобы давать вклад в широкий сигнал быстро обмениваемых протонов (между COOH, OH, NH и т. д.) в 2-фенил-2-гидроксиуксусной кислоте ( миндальной кислоте ), протон на альфа-углероде и протон, захваченный во внутреннем водородном мостике, показывают хорошую пару дублетов вместо синглета (H на альфа-C) и вышеупомянутого широкого сигнала обмениваемых протонов. Таким образом, в шкале времени ЯМР обменное равновесие для альфа-гидроксильной группы заморожено.
  5. ^ ab Casalini, Tommaso; Rossi, Filippo; Castrovinci, Andrea; Perale, Giuseppe (2019). "Перспективы использования полимеров на основе полимолочной кислоты для синтеза и применения наночастиц". Frontiers in Bioengineering and Biotechnology . 7 : 259. doi : 10.3389/fbioe.2019.00259 . ISSN  2296-4185. PMC 6797553. PMID 31681741  . 
  6. ^ ab Storti, G.; Lattuada, M. (2017-01-01). Perale, Giuseppe; Hilborn, Jöns (ред.). "8 - Синтез биорассасывающихся полимеров для медицинских применений". Биорезорбируемые полимеры для биомедицинских применений . Woodhead Publishing: 153–179. doi :10.1016/b978-0-08-100262-9.00008-2. ISBN 978-0-08-100262-9. Получено 01.04.2023 .
  7. ^ ab Samantaray, Paresh Kumar; Little, Alastair; Haddleton, David M.; McNally, Tony; Tan, Bowen; Sun, Zhaoyang; Huang, Weijie; Ji, Yang; Wan, Chaoying (2020). «Поли(гликолевая кислота) (PGA): универсальный строительный блок, расширяющий высокопроизводительные и устойчивые области применения биопластиков». Green Chemistry . 22 (13): 4055–4081. doi : 10.1039/D0GC01394C. ISSN  1463-9262. S2CID  219749282.
  8. ^ abc Герольд, Британская Колумбия; Скорди-Белло, И.; Чещенко Н.; Марчеллино, Д.; Дзузелевский, М.; Франсуа, Ф.; Морен, Р.; Касулло, В. Мас; Андерсон, РА; Чани, К.; Уоллер, ДП; Заневельд, LJD; Клотман, Мэн (15 ноября 2002 г.). «Полимер конденсации миндальной кислоты: новый кандидатный микробицид для предотвращения проникновения вируса иммунодефицита человека и вируса простого герпеса». Журнал вирусологии . 76 (22): 11236–11244. doi :10.1128/JVI.76.22.11236-11244.2002. ISSN  0022-538X. ПМК 136750 . PMID  12388683. 
  9. ^ abcde Nutrition, Center for Food Safety and Applied (2022-11-22). "Альфа-гидроксикислоты". FDA .
  10. ^ Чанг, Тереза ​​Л.; Телешова, Наталья; Раписта, Април; Палух, Мацей; Андерсон, Роберт А.; Уоллер, Дональд П.; Заневельд, Лоренс Дж.Д.; Гранелли-Пиперно, Анжела; Клотман, Мэри Э. (2 октября 2007 г.). «SAMMA, полимер конденсации миндальной кислоты, ингибирует передачу ВИЧ, опосредованную дендритными клетками». Письма ФЭБС . 581 (24): 4596–4602. doi :10.1016/j.febslet.2007.08.048. ISSN  0014-5793. ПМК 2018605 . ПМИД  17825297. 
  11. ^ Лемм, А.; Хёлер, Д.; Бреннан, Дж. Дж.; Маннион, П. Ф. (2002). «Относительная эффективность гидроксианалога метионина по сравнению с DL-метионином у цыплят-бройлеров». Poultry Science . 81 (6): 838–845. doi : 10.1093/ps/81.6.838 . PMID  12079051.
  12. ^ ab Miltenberger K (2000). "Гидроксикарбоновые кислоты, алифатические". Энциклопедия промышленной химии Ульмана . doi :10.1002/14356007.a13_507. ISBN 978-3527306732.
  13. ^ Ritzer E, Sundermann R (2000). "Гидроксикарбоновые кислоты, ароматические". Энциклопедия промышленной химии Ульмана . doi :10.1002/14356007.a13_519. ISBN 978-3527306732.
  14. ^ Ôeda H (1934). «Окисление некоторых α-гидроксикислот тетраацетатом свинца». Бюллетень химического общества Японии . 9 (1): 8–14. doi : 10.1246/bcsj.9.8 .
  15. ^ Nwaukwa S, Keehn P (1982). «Окислительное расщепление α-диолов, α-дионов, α-гидроксикетонов и α-гидрокси- и α-кетокислот гипохлоритом кальция [Ca(OCl) 2 ]». Tetrahedron Letters . 23 (31): 3135–3138. doi :10.1016/S0040-4039(00)88578-0.
  16. ^ Чандлер НР (1993). Принципы органического синтеза . Коксон, Дж. М. (Джеймс Моррис), 1941- (3-е изд.). Лондон: Blackie Academic & Professional. ISBN 978-0751401264. OCLC  27813843.
  17. ^ Vollhardt KP, Schore NE (2018-01-29). Органическая химия: структура и функция (8-е изд.). Нью-Йорк. ISBN 9781319079451. OCLC  1007924903.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
  18. ^ Смит, Майкл Б.; Марч, Джерри (2007), Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure (6-е изд.), Нью-Йорк: Wiley-Interscience, стр. 813, ISBN 978-0-471-72091-1
  19. ^ Смит, Майкл Б.; Марч, Джерри (2007), Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure (6-е изд.), Нью-Йорк: Wiley-Interscience, стр. 1864, ISBN 978-0-471-72091-1
  20. ^ Curson, Andrew RJ; Liu, Ji; Bermejo Martínez, Ana; Green, Robert T.; Chan, Yohan; Carrión, Ornella; Williams, Beth T.; Zhang, Sheng-Hui; Yang, Gui-Peng; Bulman Page, Philip C.; Zhang, Xiao-Hua; Todd, Jonathan D. (2017). "Биосинтез диметилсульфониопропионата у морских бактерий и идентификация ключевого гена в этом процессе" (PDF) . Nature Microbiology . 2 (5): 17009. doi :10.1038/nmicrobiol.2017.9. PMID  28191900. S2CID  21460292.

Внешние ссылки