ГетерОФУнКЦІОнаЛЬнІ КарБОнОВІ КиСЛОти

Сила гідроксикислот зменшується у міру віддалення гідроксильної і карбо­ксильної груп одна відносно одної (а > |3 > у і т. д.).

За участі гідроксильної групи аліфатичні гідроксикислоти вступають у реак­ції, характерні для спиртів. Так, вони утворюють етери та естери. Для добування естерів як ацилюючий реагент використовують галогенангідриди або ангідриди кислот. При взаємодії з галогеноводнями (HCl, HBr) відбувається нуклеофільне заміщення OH-групи на атом галогену. При окисненні гідроксикислоти перетво­рюються в альдегідо- або кетокислоти:

сн₃-с_ч

■*■ сн₃—сн—соон

ОСОСН₃

2-ацетоксипропанова кислота

сн₃—сн—соон

ОН

НС1

-► сн,—сн—соон

СІ

2-хлоропропанова кислота

[О]

-► сн,—с —соон

О

піровиноградна кислота

Разом з тим для аліфатичних гідроксикислот характерна низка специфіч­них властивостей, зумовлених взаємним впливом карбоксильної і гідроксиль­ної груп.

нагрівання гідроксикислот.а-Гідроксикислоти при нагріванні зазнають міжмо­лекулярної дегідратації та утворюють циклічні естери — лактиди:

О^ /ОН Н—О-. Ж

0<

"СН

\—Н НО^ ^О

+ 2Н₂О

а -гідроксикислота

лактид

|3-Гідроксикислоти при нагріванні піддаються внутрішньомолекулярній дегідра­тації з утворенням а$-ненасичених кислот:

к—сн—сн—соон он н

р -гідроксикислота

к—сн=сн—соон + н,о

а,|3-ненасичена кислота

у- і 5-Гідроксикислоти вже при кімнатній температурі або незначному нагріванні зазнають внутрішньомолекулярної дегідратації з утворенням циклічних естерів — лактонів:

Глава 27
470 -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

к-сн-сн₂-сн₂-с( —* г/ V + н₂о
о-н ^{он К} ° °

у-гідроксикислота у-лактон

розщеплення а-гідроксикислот.При нагріванні в присутності концентрова­ної сульфатної кислоти а-гідроксикислоти піддаються розщепленню по зв'язку C-1— C-2, утворюючи мурашину кислоту і карбонільну сполуку (альдегід або кетон). У свою чергу мурашина кислота при нагріванні з концентрованою суль­фатною кислотою розпадається на карбон(II) оксид і воду (див. с. 414):

г\____ тт

к-с-с'° (° '°

ОН К / \ 01

к.

К = Н, Аік, Аг СОІ Н₂0

Ця реакція може бути використана для ідентифікації а-гідроксикислот.

ОКРЕМІ ПРЕДСТАВНИКИ. ВИКОРИСТАННЯ

молочна(лактатна, а-гідроксипропіонова) кислотаCH₃CH(OH)COOH. Упер­ше виділена з кислого молока. Молочна кислота утворюється в результаті молоч­нокислого бродіння вуглеводів.

с₆н₁₂о₆ —^{е бр}" > 2сн₃-сн-соон

ОН

Міститься в кислому молоці, кефірі, мочених яблуках, квашеній капусті, різних соліннях тощо.

Молочна кислота має у своїй структурі один асиметричний атом Карбону і тому існує у вигляді двох оптично активних енантіомерів і оптично неактивної рацемічної форми.

соон

соон

он

Н

сн

0-(-)-молочна кислота £-(+)-молочна кислота (±)-молочна кислота

L-(+)-Молочна кислота утворюється в живих організмах у процесі розщеп­лення вуглеводів. При інтенсивній фізичній роботі вона накопичується в м'язах, викликаючи характерний біль. Солі та естери молочної кислоти називають лак­татами. Кальцій і ферум(II) лактати застосовуються в медицині як лікарські препарати. Кальцій лактат [CH₃CH(OH)COO]₂Ca • 5H₂O використовують при захворюваннях, пов'язаних з нестачею кальцію в організмі. Ферум(II) лактат [CH₃CH(OH)COO]₂Fe застосовується при хронічних анеміях.

у-Гідроксимасляна(4-гідроксибутанова) кислотаHOCH₂CH₂CH₂COOH. У віль­ному стані нестійка, легко утворює лактон.

ГетерОФУнКЦІОнаЛЬнІ КарБОнОВІ КиСЛОти

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 471

Натрієву сіль у-гідроксимасляної кислоти (натрій оксибутират) використову­ють в медицині як лікарський засіб для неінгаляційного наркозу.

яблучна(малатна, гідроксибурштинова) кислота.Безбарвна кристалічна речовина, кисла на смак, доб­ре розчинна у воді. яблучна кислота містить один асиметричний атом Карбону, тому існує у вигляді двох оптично активних енантіомерів і оптично неактивної рацемічної форми:

соон соон

Н—^ОН НО—і— Н Б + £ = г

СН₂СООН СН₂СООН

В-(+)-яблучна кислота £-(—)-яблучна кислота (±)-яблучна кислота

У природі зустрічається L-(-)-яблучна кислота. Вона міститься в недостиглих яблуках, ягодах горобини, журавлини, малини, барбарису і т. ін.

яблучна кислота утворюється в живих організмах у процесі обміну вуглеводів, бере участь у циклі трикарбонових кислот (цикл Кребса).

У промисловості широко використовують L-(-)-яблучну кислоту у виробни­цтві вина, фруктових вод і кондитерських виробів, а також у синтезі лікарських засобів.

Створення біоразкладних полімерів

Сучасне суспільство зіштовхнулося з черговою екологічною проблемою — накопичен­ням величезної кількості побутових відходів, зокрема матеріалів із пластику. Утилізація використаної пластикової тари (пляшок, пакетів, мішків тощо) — найскладніше питання. ці матеріали не піддаються розкладанню в природних умовах: не гниють у ґрунті, стійкі до атмосферних впливів. Уявіть собі, археологи XXIV століття під час розкопок знайдуть один з пам'ятників нашому суспільству!

Пильну увагу фахівців у сфері «зеленої» хімії, які займаються розробкою безвідхід­них і безпечних для навколишнього середовища технологій, привертає молочна кислота CH₃CH(OH)COOH.

Молочна кислота піддається поліконденсації з утворенням аліфатичного поліестеру — полімолочної кислоти (ПМК):

О

^н\ /^снз

/^ч /\_/\ /1_^\

С О ^С^ С

II н сн₃ІІ
о о

ПМК — біорозкладний полімер, придатний для виготовлення тари (у тому числі і для харчових продуктів), килимових покрить тощо. На його основі створений і успішно за­стосовується в медицині біосумісний шовний матеріал.

Однак ПМК — дорогий продукт для промислового виробництва. Виготовлення полі­мерів на основі молочної кислоти вимагає значних і дешевих сировинних джерел. З цією метою передбачається використання картопляних відходів, сироватки тощо. Обидва ці продукти можуть бути легко перетворені в глюкозу, потім — у молочну кислоту, а далі — у ПМК.

Глава 27

МІ -------------------------------------------------------------------------------------------------

HOОСCH(ОН)CH(ОН)COOH** Винна (тартратна, а,а'-дигідроксибурштинова)

кислота. Молекула її містить два асиметричних

атоми Карбону з однаковим набором замісників. Тому для неї відомі три стерео­ізомери (див. с. 73) — два оптично активних (D-(+)-винна і L-(-)-винна кислоти) та один оптично неактивний (мезовинна кислота):

СООН і СООН СООН

-н н-

он н-

СООН СООН СООН

І)-(+)-винна кислота /,-(—)-винна кислота мезовинна кислота

Рацемічна форма D- і L-винних кислот називається виноградною кислотою.

У природі зустрічається тільки D-(+)-винна кислота, яку часто називають виннокам'яною кислотою. Особливо високий вміст її у винограді, який є вихідною сировиною для її добування. Винна кислота утворює кислі і середні солі. Кислі солі називають гідротартратами, середні — тартратами. Калій-натрієва сіль винної кислоти називається сегнетовою сіллю — KOOCCH(OH)CH(OH)COONa• 4H₂O.

При взаємодії з купрум(II) гідроксидом у лужному середовищі сегнетова сіль утворює комплекс яскраво-синього кольору, що отримав назву «реактив Фелінга», який використовують для якісного виявлення альдегідної групи (див. с. 388).

При нагріванні в присутності калій гідросульфату винна кислота відщеплює карбон(IV) оксид і воду, перетворюючись у піровиноградну кислоту:

/СООН

но—сн—соон _говп., ^сг

но—сн—соон ~^н*° ^с

винна кислота И

гідроксималеїнова кислота

о=с — соон _і сн₃— с — соон
сн₂—соон о

щавлевооптова кислота піровиноградна кислота

Лимонна (цитратна, 2-гідрокси-1,2,3-пропантрикарбонова) кислота. Безбарвна кристалічна речовина (т. пл. 153°С). У великих кількостях міститься в цитрусових (лимони, апельсини), а також у смородині, малині тощо.

сн₂— соон но—с—соон сн₂— соон

лимонна кислота

як і яблучна, лимонна кислота — один з найважливіших продуктів обміну ре­човин, що беруть участь у циклі трикарбонових кислот. Під дією концентрованої сульфатної кислоти лимонна кислота, будучи а-гідроксикислотою, розщеплюється

Поиск по сайту: