Kyselina glyoxylová

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 2. října 2017; kontroly vyžadují 15 úprav .
Kyselina glyoxylová
Všeobecné
Systematický
název		 Kyselina oxoethanová
Tradiční jména Glyoxylová kyselina, Glyoxalová kyselina
Chem. vzorec C2H2O3 _ _ _ _ _
Fyzikální vlastnosti
Stát bezbarvá kapalina
Molární hmotnost 74,04 g/mol g/ mol
Hustota 1,34 g/cm3 ( pro 50% vodný roztok)
Tepelné vlastnosti
Teplota
 •  tání 80 °C [1]
 •  varu 111 °C °C
Klasifikace
Reg. Číslo CAS 298-12-4
PubChem 760
Reg. číslo EINECS 206-058-5
ÚSMĚVY   C(=O)C(=O)O
InChI   1/C2H2O3/c3-1-2(4)5/h1H,(H,4,5)HHLFWLYXYJOTON-UHFFFAOYAU
CHEBI 16891
ChemSpider 740
Údaje jsou založeny na standardních podmínkách (25 °C, 100 kPa), pokud není uvedeno jinak.
 Mediální soubory na Wikimedia Commons

Kyselina glyoxylová ( glyoxalová, oxoethanová )  je organická látka, což je kyselina α-aldehydová . Spolu s kyselinami octovou , glykolovou a šťavelovou patří do skupiny C2 ( dvouuhlíkových ) karboxylových kyselin . Kyselina glyoxylová je bifunkční sloučenina a kromě karboxylové skupiny obsahuje karbonylovou skupinu v poloze α, proto je klasifikována jako oxokyselina (nezaměňovat s hydroxy nebo hydroxykyselinami ).

Struktura a fyzikální vlastnosti

Není možné izolovat kyselinu glyoxylovou v její čisté formě, lze získat pouze její monohydrát . Proto je této kyselině také přiřazen vzorec kyselina dihydroxyoctová CH(OH) 2 - COOH. NMR spektroskopie ukazuje, že ve vodných roztocích kyselin je ustavena rovnováha mezi formou diolu a poloacetalu [4] :

Při neutrálním pH existuje kyselina glyoxylová ve vodném roztoku v disociované formě. Konjugovaná báze kyseliny glyoxylové se nazývá glyoxylátový anion.

Hodnota Henryho konstanty pro kyselinu glyoxylovou je známá [5]

Získání

Průmyslový způsob výroby kyseliny glyoxylové je založen na oxidační reakci glyoxalu s 65% horkou (40-90 °C) kyselinou dusičnou . Hlavním vedlejším produktem této reakce je kyselina šťavelová, která se odděluje nízkoteplotní krystalizací. Glyoxal může být také oxidován na kyselinu glyoxylovou na anodě elektrolýzou roztoku v přítomnosti chloridů. Katalytická oxidace ethylenu nebo acetaldehydu má nízkou selektivitu, a proto se nepoužívá v průmyslové výrobě kyseliny glyoxylové.

Teoreticky je možné získat kyselinu glyoxylovou oxidací akrylonitrilu manganistanem draselným v kyselém prostředí (KMnO4 + H2SO4), způsob však nebyl prokázán.

Částečná elektroredukce kyseliny šťavelové na katodě poskytuje poměrně dobrý reakční výtěžek (85 %), je však spojena s technickými obtížemi v důsledku pasivace olověné elektrody. Tento způsob získávání kyseliny glyoxylové navrhl v roce 1904 švýcarský chemik Julius Tafel [6] [7] :

Ozonolýzu kyseliny maleinové [4] lze označit za účinnou metodu získávání .

Kyselinu glyoxylovou lze získat také hydratací dichloroctových a dibromoctových kyselin [8] .

Chemické vlastnosti a použití

Stejně jako ostatní α-aldehydové a α-ketokyseliny je kyselina glyoxylová silnější než kyselina octová a propionová . To je způsobeno stabilizačním účinkem karbonylové skupiny na anionty α-aldo- a α-ketokyselin [9] . Hodnota disociační konstanty pro kyselinu glyoxylovou: 4,7 × 10 −4 ( pKa = 3,33):

( HO) 2CHCOOH ( HO ) 2CHCO2- + H +

Při zahřívání a reakci s horkými alkáliemi je kyselina glyoxylová disproporcionována za vzniku glykolové a šťavelové kyseliny nebo odpovídajících solí:

Kyselina glyoxylová se snadno oxiduje kyselinou dusičnou za vzniku kyseliny šťavelové.

Kyselina glyoxylová vykazuje některé z typických vlastností aldehydů . Zejména kyselina glyoxalová tvoří heterocyklické sloučeniny v nukleofilních adičních reakcích s močovinou , s 1,2-diaminobenzenem.

Kyselina glyoxylová se vyznačuje řadou kondenzačních reakcí s fenoly , které se používají v organické syntéze.

Použití v organické syntéze

Kondenzační reakcí s fenolem vzniká kyselina 4-hydroxymandlová. Redukce kyseliny 4-hydroxymandlové umožňuje získat kyselinu 4-hydroxyfenyloctovou, která je důležitým prekurzorem při syntéze mnoha léčiv (například při syntéze atenololu ).

Při reakci s guajakolem vzniká kyselina vanilylmandlová , jejíž oxidativní dekarboxylací je možné získat vanilin („ligninová metoda“) [4] [10] [11] .

Kyselina glyoxylová je výchozí složkou při syntéze Fe 3+ iontového chelátoru EHPG (N,N-ethylenbis[2-(2-hydroxyfenyl)glycin]) [4] . Komplex EHPG a trojmocného železa je považován za potenciální kontrastní látku při zobrazování magnetickou rezonancí [12] [13] .

Kyselina glyoxylová se také používá pro syntézu 4-hydroxyfenylglycinu, který je meziproduktem v semisyntetické přípravě amoxicilinu .

Hopkinsova-Callova reakce na tryptofan

Kyselina glyoxylová je jednou ze složek Hopkins-Coleova činidla (Hopkins, Cole). Toto činidlo se používá v biochemii pro detekci zbytků tryptofanu v proteinech [14] [15] [16] .

Umístění a role v přírodě

Kyselina glyoxylová se nachází v nezralém ovoci a s dozráváním ovoce ubývá [8] .

Kyselina glyoxylová je součástí mnoha metabolických drah v živých organismech. Glyoxylát je meziprodukt glyoxylátového cyklu , který umožňuje mnoha živým organismům, jako jsou bakterie [17] , houby a rostliny [18] , přeměnit mastné kyseliny na sacharidy . V rostlinných buňkách navíc vzniká glyoxylát v peroxisomech v důsledku oxidace glykolátu při fotorespiraci (glykolátový cyklus).

Toxikologie

Orální LD50 pro krysy je 2500 mg/kg. Nebyl zjištěn žádný mutagenní účinek [4] .

Poznámky

  1. ↑ Merck Index , 11. vydání, 4394
  2. ↑ Disociační konstanty organických kyselin a bází (600 sloučenin), http://zirchrom.com/organic.htm Archivováno 27. července 2014 na Wayback Machine .
  3. ↑ pKa Data Sestavil R. Williams,アーカイブされたコピー. Získáno 2. června 2010. Archivováno z originálu 2. června 2010. .
  4. ↑ 1 2 3 4 5 Georges Mattioda a Yani Christidis „Glyoxylic Acid“ Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2002, Wiley-VCH, Weinheim. doi : 10.1002/14356007.a12_495
  5. ↑ Ip, H. S. Simon; Huang, XH Hilda; Yu, Jian Zhen. Efektivní Henryho konstanty glyoxalu, kyseliny glyoxylové a kyseliny glykolové  //  Geophysical Research Letters : deník. — Sv. 36 , č. 1 . - doi : 10.1029/2008GL036212 .
  6. ↑ Tafel, Julius; a Friedrichs, Gustav. Elektrolytische Reduction von Carbonsäuren und Carbonsäureestern in schwefelsauer Lösung  (německy)  // Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft : prodejna. - 1904. - Bd. 37 , č. 3 . - S. 3187-3191 . - doi : 10.1002/cber.190403703116 .
  7. ↑ Cohen, Julius. Praktická organická chemie 2nd Ed  (neopr.) . — Londýn: Macmillan and Co. Limited, 1920. - S. 102-104.
  8. ↑ 1 2 Grandberg I.I. Organická chemie: Učebnice. pro stud. univerzity - M.: Drofa, 2004. - 672 s. ISBN 5-7107-8771-X
  9. ↑ Traven V.F. Organická chemie: učebnice pro vysoké školy: ve 2 svazcích - M .: ICC "Akademkniga", 2008. - ISBN 978-5-94628-318-2
  10. ↑ Fatiadi, Alexander; a Schaffer, Robert. [ http://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/jres/78A/jresv78An3p411_A1b.pdf Zlepšený postup syntézy kyseliny DL-4-hydroxy-3-methoxymandlové (DL-"Vanillyl"-mandelové kyseliny, VMA)]  ( English)  // Journal of Research of the National Bureau of Standards - A. Physics and Chemistry: journal. - 1974. - Sv. 78A , č. 3 . - str. 411-412 . doi : 10.6028 /jres.078A.024 .
  11. ↑ Kamlet, Jonáš; a Mathieson, Olin. Výroba vanilinu a jeho homologů US Patent 2,640,083  . — Patentový úřad USA, 1953.
  12. ↑ Kuźnik N., Jewuła P., Oczek L., Kozłowicz S., Grucela A., Domagała W. EHPG komplexy železa (III) jako potenciální kontrastní kontrastní látky pro MRI  (neopr.)  // Acta Chim Slov.. - 2014 - T. 61 . - S. 87-93 . — PMID 24664331 .
  13. ↑ Liu GC, Wang YM, Jaw TS, Chen HM, Sheu RS. Fe(III)-EHPG a Fe(III)-5-Br-EHPG jako kontrastní látky v MRI: studie na zvířatech  //  J Formos Med Assoc: journal. - 1993. - Sv. 92 . - str. 359-366 . — PMID 8104585 .
  14. ↑ R.A. Joshi. Otázka Banka biochemie  (neopr.) . - New Age International, 2006. - S. 64. - ISBN 978-81-224-1736-4 .
  15. ↑ Debajyoti Das. Biochemie  (neopr.) . - Academic Publishers, 1980. - S. 56. - ISBN 978-93-80599-17-5 .
  16. ↑ P.M. Swamy. Laboratorní příručka biotechnologie  (neopr.) . - Rastogi Publications, 2008. - S. 90. - ISBN 978-81-7133-918-1 .
  17. ↑ Holms WH Řízení toku přes cyklus kyseliny citrónové a glyoxylátový bypass u Escherichia coli  //  Biochem Soc Symp. : deník. - 1987. - Sv. 54 . - str. 17-31 . — PMID 3332993 .
  18. ↑ Escher CL, Widmer F. Mobilizace lipidů a glukoneogeneze v rostlinách: tvoří enzymatické aktivity glyoxylátového cyklu skutečný cyklus? A hypothesis  (anglicky)  // Biol Chem. : deník. - 1997. - Sv. 378 , č.p. 8 . - S. 803-813 . — PMID 9377475 .

Odkazy