Гидроксикислоты

  

 Лекция: Гидроксикислоты.

     

• Определение. Классификация. Номенклатура.
• Химические свойства гидроксикислот (свойства карбоновых кислот и спиртов).
• Специфические свойства алифатических гидроксикислот (отношение к нагреванию).
• Фенолокислоты. Салициловая кислота и фармпрепараты на ее основе.

 

   Лектор: Атавина Ольга Васильевна

кандидат биологических наук

доцент кафедры общей и биоорганической  химии

Определение. Классификация. Номенклатура.

 

Гидроксикислоты – производные карбоновых кислот, у которых один или несколько атомов водорода в радикале замещены на гидроксильную группу –ОН.

Классификация.

• В зависимости от строения радикала различают алифатические (спиртокислоты) и ароматические(фенолокислоты)
• По взаимному расположению карбоксильных и гидроксильных групп различают α, β, γ, δ и т.д. гидроксикислоты
• По количеству карбоксильных групп различают основность гидроксикислот (одно-, двух-, трехосновные)
• По количеству гидроксильных групп различают атомность гидроксикислот (одно-, двух-, трех-, четырехатомные)

Определение. Классификация. Номенклатура.

 

Номенклатура.

• По заместительной номенклатуре ИЮПАК название производят от названия соответствующей карбоновой кислоты с префиксом «гидрокси», отмечая положение ОН-группы арабской цифрой.
• Используют тривиальные названия
• Используют локанты α, β, γ и т.д. (в настоящее время применяется редко).

 

 

Определение. Классификация. Номенклатура.

 

Рассмотрим несколько примеров:

1. Молочная кислота:

 

 

Алифатическая, одноосновная, двухатомная.

2-гидроксипропановая кислота

α-гидроксипропионовая кислота

Соли – лактаты.

 

Молочная кислота образуется  в результате молочнокислого  брожения углеводов, содержится  в кислом молоке, квашеной капусте, различных солениях. L(+) молочная  кислота при интенсивной физической  работе накапливается в мышцах.

Лактаты кальция и железа(II) применяются  в качестве лекарственных препаратов  при заболевания, связанных с  недостатком кальция в организме  и при анемиях.

Определение. Классификация. Номенклатура.

 

2. β-гидроксимасляная кислота:

 

 

 

Алифатическая, одноосновная, двухатомная.

3-гидроксибутановая кислота

Соли – β-гидроксибутираты.

Определение. Классификация. Номенклатура.

 

3. Яблочная кислота:

 

 

Алифатическая, двухосновная, трехатомная.

2-гидроксибутандиовая кислота

α-гидроксиянтарная кислота

Соли – малаты.

 

Содержится в незрелых яблоках, ягодах рябины, клюквы, малины.

В природе встречается L(-) яблочная  кислота. В живых организмах образуется  в процессе обмена углеводов, принимает участие в цикле  трикарбоновых кислот(цикл Кребса).

Определение. Классификация. Номенклатура.

 

4. Винная кислота:

 

 

Алифатическая, двухосновная, четырехатомная.

2,3-дигидроксибутандиовая кислота

α, α’-дигидроксиянтарная кислота

Соли – тартраты.

 

Калиево-натриевая соль винной  кислоты называется сегнетовой (сеньетовой) солью:

 

 

 

При взаимодействии с гидроксидом  меди (II) в щелочной среде сегнетовая  соль образует комплекс ярко-синего  цвета, получивший название реактив  Фелинга, применяемый для качественного  обнаружения альдегидной группы.

 

Определение. Классификация. Номенклатура.

 

5. Лимонная кислота:

 

 

 

 

Алифатическая, трехосновная, четырехатомная.

2-гидроксипропан-1,2,3-трикарбоновая  кислота

Соли - цитраты.

 

Широко используются в пищевой  промышленности и медицине, например, тринатриевая соль - цитрат натрия  применяется в медицине для  консервирования донорской крови.

Определение. Классификация. Номенклатура.

 

6. Салициловая кислота:

 

 

 

 

Ароматическая, одноосновная, двухатомная.

2-гидроксибензойная кислота

Соли - салицилаты.

 

Обладает антисептическими свойствами, находит применение как консервант  пищевых продуктов. Широко используются  фарм. препараты на ее основе.

Химические свойства.

 

Химические свойства (карбоновых  кислот и спиртов).

Рассмотрим на примере гликолевой  кислоты(2-гидроксиэтановая):

• Реакция нейтрализации:

 

 

 

      гликолят натрия

 

• С аммиаком при t^o образуются амиды:

 

 

 

         амид гликолевой кислоты

Химические свойства.

 

• Реакция этерификации со спиртами:

 

 

 

    этиловый эфир гликолевой кислоты

 

• С галогеноводородами. Реакция S_^N:

 

 

 

2-хлорэтановая кислота

Химические свойства.

 

• Реакция ацилирования:

 

 

 

 

2-ацетоксиэтановая кислота

 

• Образование галогенангидридов:

 

 

 

        Хлорангидрид  2-хлорэтановой кислоты

 

Химические свойства.

 

• Реакции окисления:

Например, при ферментативном окислении  молочной кислоты образуется  пировиноградная кислота, яблочной  – щавелевоуксусная кислота.

а)

 

 

          молочная кислота    ПВК

б)

 

 

   яблочная кислота   ЩУК

 

Специфические свойства гидроксикислот.

 

Специфические свойства гидроксикислот                           (отношение к нагреванию).

• α-гидроксикислоты
• При нагревании в результате межмолекулярной дегидратации образуется димерный продукт, который легко превращается в более устойчивый шестичленный циклический диэфир - лактид.

 

 

 

 

 

лактид (дилактид)

Специфические свойства гидроксикислот.

 

Лактидами называются циклические эфиры, построенные из двух и более остатков гидроксикислот (не обязательно α-гидроксикислот).

Название лактидов включает  основу тривиального названия  гидроксикислоты, суффикс -ид и умножающий  префикс ди-, три- и т.д., указывающий  число молекул, образующих лактид.

Например: Дигликолид – от гликолевой кислоты

Дилактид – от молочной кислоты

• При кипячении с разбавленными минеральными кислотами отщепляют муравьиную кислоту:

 

Специфические свойства гидроксикислот.

 

• При нагревании α-гидроксикислот с концентрированной серной кислотой также происходит образование карбонильных соединений с одновременным отщеплением воды и оксида углерода(II) – продуктов разложения муравьиной кислоты:

 

 

пропаналь

• β-гидроксикислоты

При нагревании или под действием  минеральных кислот легко подвергаются  дегидратации с образованием  α,β-непредельных кислот.

 

 

3-гидроксибутановая                               бутен-2-овая кислота

β-гидроксимасляная

Специфические свойства гидроксикислот.

 

• γ-гидроксикислоты

При нагревании в кислой среде, а иногда просто при стоянии  в растворе γ и δ-гидроксикислоты  легко подвергаются внутримолекулярной  дегидратации с образованием  пяти- и шестичленных лактонов, например:

 

 

 

 

4-гидроксибутановая кислота        γ-бутиролактон (4-бутанолид)

 

 

γ

 

 β

 

α

Специфические свойства гидроксикислот.

 

Лактонами называются внутренние сложные эфиры гидроксикислот.

По номенклатуре ИЮПАК лактоны, образованные из алифатических  кислот, называют, добавляя суффикс  – олид к названию углеводорода  с тем же числом атомов углерода. Цифрой обозначают место замыкания  цикла, начиная нумерацию от карбонильного  атома углерода.

Легкость образования лактонов  из γ и δ-гидроксикислот объясняется  повышенной термодинамической устойчивостью      5-ти-; и 6-ти- членных циклических  соединений. Циклы меньшего или  большего размера в этих условиях  не образуются.

Лактоны, подобно сложным эфирам, при нагревании в кислой и  щелочной среде легко гидролизуются  до соответствующих гидроксикислот. Реакция гидролиза в щелочной  среде необратима. Наибольшую устойчивость  к гидролизу проявляют    δ-лактоны.

 

 

Ароматические гидроксикислоты.

 

Ароматические гидроксикислоты (фенолокислоты)

Это производные ароматических  карбоновых кислот, у которых  один или несколько атомов  в ароматическом кольце заменены  на гидроксильные группы –ОН.

Наиболее важными для фармации  являются:

• Галловая кислота:    

  

            3,4,5-тригидроксибензойная       кислота

 

Входит в состав дубильных  веществ (дубовой коре, листьях чая  и др.). Водные растворы танинов  – гликозидов галловой кислоты  обладают способностью свертывать  и осаждать белки. На этом основано  применение танина в качестве  кровоостанавливающего средства.

 

 

Ароматические гидроксикислоты.

 

•  Орто-гидроксикоричная кислота:    

 

 

 

Существует в виде 2-х геометрических  изомеров:

цис-   и   транс-

 

 

 

 

кумариновая кислота   о-кумаровая кислота

Кумариновая кислота неустойчива, существует только в виде производных. Лактон (кумарин) и его гидроксипроизводные  входят в состав многих растений (клевер, донник и др.).

 

 

Ароматические гидроксикислоты.

 

• Салициловая кислота:     

 

(о-гидроксибензойная кислота)

 

Обладает большей кислотностью, чем бензойная кислота, а также  мета- и пара- изомеры. Это объясняется  стабилизацией аниона за счет  образования внутримолекулярной  водородной связи:

 

 

 

 

 

Салициловая кислота применяется  в медицине в виде спиртовых  растворов и мазей как антисептическое  лекарственное средство.

 

 

Ароматические гидроксикислоты.

 

Фармпрепараты на основе салициловой  кислоты.

• Метилсалицилат:

 

 

 

Используется как противовоспалительное, анальгетическое средство наружно (в виде мазей).

• Салицилат натрия:

 

 

 

Применяется в качестве анальгетического, противовоспалительного, жаропонижающего  средства.

 

 

Ароматические гидроксикислоты.

 

• Фенилсалицилат (салол):

 

 

 

 

    салицилат         хлорангидрид   салол

       натрия   салициловой кислоты

 

Используется как антисептическое  средство при заболеваниях кишечника, а также в качестве оболочек  таблетированных лекарственных  средств.

 

 

Ароматические гидроксикислоты.

 

• Ацетилсалициловая кислота (аспирин):

 

 

 

 

 

Ацетилсалициловая кислота используется  в качестве обезболивающего, жаропонижающего  средства.

 

Салициловая кислота и её  производные со свободной гидроксильной  группой дают с раствором хлорида  железа (III) фиолетовое окрашивание, характерное для фенолов, что  используется в качественном  анализе.