Обе кислоты обычно получают дегидратацией при нагревании яблочной (оксиянтарной) кислоты:
При медленном, осторожном нагревании получается главным образом фумаровая кислота; при более сильном нагревании и при перегонке яблочной кислоты получается малеиновая кислота.
Как фумаровая, так и малеиновая кислота при восстановлении дают одну и ту же янтарную кислоту:
Гидроксикарбоновые кислоты
Важнейшие представители – гликолевая кислота НО-СН2-СООН молочная кислота CH3CH(OH)COOH, яблочная кислота HOOCCH(OH)CH2COOH – бесцветные кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде.
Строение функциональной группы
Молекулы всех -гидроксикислот, кроме гликолевой кислоты, содержат асимметрический атом углерода (хиральный):
Обе функциональные группы в молекулах алифатических гидроксикислот проявляют электроноакцепторное действие (-I- эффект).
Номенклатура и классификация
По номенклатуре ИЮПАК названия гидроксикислот образуют от названий соответствующих карбоновых кислот, указывая положение гидроксигруппы в цепи цифрой. По рациональной номенклатуре их называют как -, - и т.д. оксипроизводные карбоновых кислот (используя тривиальные названия кислот). Также используются собственные тривиальные названия оксикислот:
2-гидроксипропановая кислота (ИЮПАК)
-гидроксипропионовая кислота (рациональная номенклатура)
молочная кислота (тривиальное название)
-гидроксибурат или -оксимасляная кислота относится к кетоновым телам, образующимися в организме человека для получения энергии.
Химические свойства
1. Кислотные свойства
Выражены сильнее, чем у карбоновых кислот за счет -I – эффекта ОНгруппы.
2. Реакции по карбоксильной группе
Ионизация, образование солей, сложных эфиров, амидов, галогенангидридов – аналогично карбоновым кислотам. При этом реакции с участием ОН-группы исключаются при условии ее предварительной защиты (например, образование простого эфира):
простой эфир галогенангидрид
После получения из галогенангидрида других функциональных производных кислот защита снимается.
3. Реакции по гидроксильной группе
Свойственны все реакции спиртов – образование простых и сложных эфиров, окисление и т.д. Карбоксильную группу при этом защищают, превращая ее в сложноэфирную –СООR.
4.Реакция дегидратации -гидроксикислот с образованием ненасыщенных кислот:
5.-гидроксикислоты в растворе концентрированной серной кислоты расщепляются с выделением СО2 и Н2О, превращаясь в альдегиды или кетоны:
Лимонная кислота (цитрат) содержится в цитрусовых.
Изолимонная |
кислота |
(изоцитрат) |
Оксокарбоновые кислоты – кетокислоты.
Сукцинил –S-КоА и ацетил-S-КоА являются макроэргами, используются для синтеза веществ.
Биологическая роль карбоновых кислот
Карбоновые кислоты слабые электролиты, поэтому в организме находятся в диссоциированном виде. И называют их по названию их кислотных остатков. Например: фумарат, малат, сукцинат, цитрат, изоцитрат и т.д.
Предельная карбоновая кислота – янтарная (сукцинат); Адипиновая и субериновая кислоты – конечные продукты ώ-окисления ВЖК.
Из непредельных карбоновых кислот важную роль в организме человека играет фумаровая кислота – метаболит ЦТК.
Гидроксикислоты. Лимонная и изолимонная кислоты – биологически важные соединения, принимают участие в обмене веществ (ЦТК). Молочная кислота – конечный продукт анаэробного гликолиза и субстрат глюконеогенеза. - гидроксибурат является кетоновым телом, используется качестве энергосубстрата. Уровни β-оксимасляной кислоты повышаются в печени, сердце, мышцах, головном мозге и других тканях при физических упражнениях, ограничении калорий, голодании и кетогенной диете.
Оксокислоты используются в метаболизме: оксаллоацетат, α- кетоглютарат, в цикле Кребса, ПВК, ОАА, α-кетоглютарат в реакциях трансаминирования и восстановительного аминирования, ацетоацетат является кетоновым телом.