Ацетоуксусная кислота
| |
| |
| Имена | |
|---|---|
| Предпочтительное название ИЮПАК
3-оксобутановая кислота [ 1 ] | |
| Систематическое название ИЮПАК
3-оксомасляная кислота | |
| Другие имена
Ацетоуксусная кислота
Диауксусная кислота Ацетилуксусная кислота Ацетонкарбоновая кислота | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol )
|
|
| КЭБ | |
| ХЭМБЛ | |
| ХимическийПаук | |
| Лекарственный Банк | |
| КЕГГ | |
ПабХим CID
|
|
| НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|
| Характеристики | |
| C4H6OC4H6O3 | |
| Молярная масса | 102.089 g·mol −1 |
| Появление | Бесцветная маслянистая жидкость |
| Температура плавления | 36,5 ° C (97,7 ° F; 309,6 К) |
| Точка кипения | Разлагается |
| Растворимый | |
| Растворимость в органических растворителях | Растворим в этаноле , эфире |
| Кислотность ( pKa ) | 3.58 [ 2 ] |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
| |
Ацетоуксусная кислота ( название ИЮПАК : 3-оксобутановая кислота , также известная как ацетонкарбоновая кислота или диауксусная кислота ) представляет собой органическое соединение с формулой CH 3 COCH 2 COOH. Это простейшая бета- кетокислота , и, как и другие представители этого класса, она нестабильна. Метиловые и этиловые эфиры, которые весьма стабильны, производятся в промышленных масштабах в качестве прекурсоров красителей. Ацетоуксусная кислота — слабая кислота . [ 3 ]
Биохимия
[ редактировать ]В типичных физиологических условиях ацетоуксусная кислота существует в виде сопряженного с ней основания — ацетоацетата :
- AcCH + 2 CO 2 H → AcCH 2 CO − 2 H +
Несвязанный ацетоацетат в основном вырабатывается печени митохондриями из его тиоэфира с коферментом А (КоА):
- AcCH 2 C(O)−CoA + OH − → AcCH 2 CO − 2 + H−CoA
Сам ацетоацетат-КоА образуется тремя путями:
- 3-гидрокси-3-метилглутарил-КоА высвобождает ацетил-КоА и ацетоацетат:
- − О 2 CCH 2 −C( Me )(OH)−CH 2 C(O)−CoA → − О 2 CCH 2 -Ac + Ac-CoA
- Ацетоацетил-КоА может образовываться в результате бета-окисления бутирил -КоА :
- Et -CH 2 C(O)-CoA + 2НАД + + H 2 O + ФАДН → Ac-CH 2 C(O)-CoA + 2НАДН + ФАДН 2
- Конденсация пары молекул ацетил-КоА, катализируемая тиолазой . [ 4 ] : 393
- 2Ac-CoA → AcCH 2 C(O)-CoA + H-CoA
У млекопитающих ацетоацетат, вырабатываемый в печени (вместе с двумя другими « кетоновыми телами »), высвобождается в кровоток в качестве источника энергии в периоды голодания , физических упражнений или в результате сахарного диабета 1 типа . [ 5 ] Сначала к нему ферментативно переносится группа КоА от сукцинил-КоА , превращая ее обратно в ацетоацетил-КоА; Затем он расщепляется тиолазой на две молекулы ацетил-КоА, которые затем вступают в цикл лимонной кислоты . Сердечная мышца и кора почек предпочитают ацетоацетат глюкозе. Мозг использует ацетоацетат, когда уровень глюкозы низкий из-за голодания или диабета. [ 4 ] : 394
Синтез и свойства
[ редактировать ]Ацетоуксусную кислоту можно получить гидролизом дикетена . Его эфиры получают аналогично реакциями дикетена и спиртов. [ 3 ] и ацетоуксусную кислоту можно получить гидролизом этих соединений. [ 6 ] Обычно ацетоуксусная кислота образуется при 0 °C и немедленно используется на месте. [ 7 ]
Он разлагается с умеренной скоростью реакции на ацетон и диоксид углерода :
- CH 3 C(O)CH 2 CO 2 H → CH 3 C(O)CH 3 + CO 2
Кислотная форма имеет период полураспада 140 минут при 37 ° C в воде, тогда как основная форма (анион) имеет период полураспада 130 часов. То есть он реагирует примерно в 55 раз медленнее. [ 8 ] Соответствующее декарбоксилирование трифторацетоацетата используется для получения трифторацетона :
- CF 3 C(O)CH 2 CO 2 H → CF 3 C(O)CH 3 + CO 2
Это слабая кислота (как и большинство алкилкарбоновых кислот) с p K a 3,58.
Ацетоуксусная кислота демонстрирует кето-еноловую таутомеризацию , при этом енольная форма частично стабилизируется за счет расширенной конъюгации и внутримолекулярных Н-связей . Равновесие сильно зависит от растворителя; при этом в полярных растворителях преобладает кето-форма (98% в воде), а в неполярных растворителях енольная форма составляет 25-49% вещества. [ 9 ]
Приложения
[ редактировать ]
Эфиры ацетоуксусной кислоты используются для реакции ацетоацетилирования , которая широко используется в производстве арилидных желтых и диарилидных красителей. [ 3 ] Хотя в этой реакции можно использовать сложные эфиры, дикетен также реагирует со спиртами и аминами с образованием соответствующих производных ацетоуксусной кислоты в процессе, называемом ацетоацетилированием . Примером может служить реакция с 4- аминоинданом : [ 10 ]
Обнаружение
[ редактировать ]Ацетоуксусную кислоту измеряют в моче людей с диабетом для проверки на кетоацидоз. [ 11 ] и для наблюдения за людьми, соблюдающими кетогенную или низкоуглеводную диету . [ 12 ] [ 13 ] Это делается с помощью щупов, покрытых нитропруссидом или аналогичными реагентами. Нитропруссид меняет цвет с розового на фиолетовый в присутствии ацетоацетата, сопряженного основания ацетоуксусной кислоты, причем изменение цвета можно оценить на глаз. Тест не измеряет β-гидроксибутират, самый распространенный кетон в организме; во время лечения кетоацидоза β-гидроксибутират превращается в ацетоацетат, поэтому после начала лечения тест бесполезен. [ 11 ] и может быть ложно заниженным при постановке диагноза. [ 14 ]
Подобные тесты используются у молочных коров для проверки на кетоз . [ 15 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Фронт материи». Номенклатура органической химии: Рекомендации ИЮПАК и предпочтительные названия 2013 (Синяя книга) . Кембридж: Королевское химическое общество . 2014. с. 748. дои : 10.1039/9781849733069-FP001 . ISBN 978-0-85404-182-4 .
- ^ Доусон, RMC и др., Данные для биохимических исследований , Оксфорд, Clarendon Press, 1959.
- ^ Jump up to: а б с Франц Дитрих Клинглер; Вольфганг Эбертц (2005). «Оксокарбоновые кислоты». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a18_313 . ISBN 978-3527306732 .
- ^ Jump up to: а б Люберт Страйер (1981). Биохимия (2-е изд.).
- ^ Страйер, Люберт (1995). Биохимия (Четвертое изд.). Нью-Йорк: WH Freeman and Company. стр. 510–515, 581–613, 775–778. ISBN 0-7167-2009-4 .
- ^ Роберт К. Крюгер (1952). «Кристаллическая ацетоуксусная кислота». Журнал Американского химического общества . 74 (21): 5536. doi : 10.1021/ja01141a521 .
- ^ Рейнольдс, Джордж А.; ВанАллан, Дж. А. (1952). «Метилглиоксаль-ω-Фенилгидразон» . Органические синтезы . 32 : 84. дои : 10.15227/orgsyn.032.0084 ; Сборник томов , т. 4, с. 633 .
- ^ Хэй, RW; Бонд, Массачусетс (1967). «Кинетика декарбоксилирования ацетоуксусной кислоты». Ауст. Дж. Чем . 20 (9): 1823–8. дои : 10.1071/CH9671823 .
- ^ Гранде, Карен Д.; Розенфельд, Стюарт М. (1980). «Таутомерные равновесия в ацетоуксусной кислоте». Журнал органической химии . 45 (9): 1626–1628. дои : 10.1021/jo01297a017 . ISSN 0022-3263 .
- ^ Киран Кумар Солингапурам Сай; Томас М. Гилберт; Дуглас А. Кламп (2007). «Циклизации Кнорра и дистонические суперэлектрофилы». Дж. Орг. хим. 72 (25): 9761–9764. дои : 10.1021/jo7013092 . ПМИД 17999519 .
- ^ Jump up to: а б Ниенве, Э.А.; Китабчи, А.Е. (апрель 2016 г.). «Эволюция диабетического кетоацидоза: обновленная информация о его этиологии, патогенезе и лечении». Метаболизм: клинический и экспериментальный . 65 (4): 507–21. дои : 10.1016/j.metabol.2015.12.007 . ПМИД 26975543 .
- ^ Хартман, Алабама; Вининг, EP (январь 2007 г.). «Клинические аспекты кетогенной диеты». Эпилепсия . 48 (1): 31–42. дои : 10.1111/j.1528-1167.2007.00914.x . ПМИД 17241206 . S2CID 21195842 .
- ^ Сумитран, Прия; Пройетто, Джозеф (2008). «Кетогенные диеты для похудения: обзор их принципов, безопасности и эффективности». Исследования ожирения и клиническая практика . 2 (1): I–II. дои : 10.1016/j.orcp.2007.11.003 . ПМИД 24351673 .
- ^ Мисра, С; Оливер, Н.С. (28 октября 2015 г.). «Диабетический кетоацидоз у взрослых» (PDF) . BMJ (Клинические исследования под ред.) . 351 : h5660. дои : 10.1136/bmj.h5660 . hdl : 10044/1/41091 . ПМИД 26510442 . S2CID 2819002 .
- ^ Татоне, Э.Х.; Гордон, Дж.Л.; Хаббс, Дж; ЛеБлан, SJ; ДеВрис, Ти Джей; Даффилд, ТФ (1 августа 2016 г.). «Систематический обзор и метаанализ диагностической точности тестов на месте для выявления гиперкетонемии у молочных коров». Профилактическая ветеринарная медицина . 130 : 18–32. doi : 10.1016/j.prevetmed.2016.06.002 . ПМИД 27435643 .