1. Лекція 16
Гідроксикислоти
План
1. Ізомерія.
2. Методи добування.
3. Фізичні властивості.
4. Хімічні властивості.
Гідроксикислоти, або спиртокислоти – це органічні сполуки, молекули
яких містять одночасно карбоксильну і гідроксильну групи. Отже,
гідроксикислоти є біфункціональними сполуками. Кількість функціональних
груп в Гідроксикислотах може бути різна: одна гідроксильна і одна
карбоксильна, дві гідроксильні і одна карбоксильна, дві гідроксильні і дві
карбоксильні і т.д.
Гідроксикислоти можна розглядати як гідроксильні похідні відповідних
органічних кислот:
CH3
C
O
OH
CH2
C
O
OHOH
CH2
C
O
OH
CH3
CH C
O
OH
CH3
OH
CH2
C
O
OH
CH2
OH
Оцтова кислота
Пропіонова кислота
Гідроксиоцтова (гліколева)
кислота
-Гідроксипропіонова
(молочна кислота)
-Гідроксипропіонова
кислота
CH2
COOHCH2HOOC CH
OH
COOHCH2
HOOC
OH COOH
CO2
+ H2
O
CH
OH
COOHCHHOOC
OH
Бурштинова кислота Гідроксибурштинова
(яблучна кислота)
Гідроксимурашина
(вугільна кислота) Дигідроксибурштинова
(винна кислота)
OH
CH2
CH2
HOOC COOH
COOH
C
2-Гідрокси-1,2,3-пропантрикарбонова кислота
(лимонна, цитринова)
.
2. Гідроксикислоти класифікують за основністю і за атомністю. Кількість
карбоксильних груп вказує на основність кислоти, а кількість гідроксильних
груп, враховуючи і гідроксил карбоксилу – на її атомність.
Наприклад: гідроксиоцтова, α- і β-гідроксипропіонова кислоти є
одноосновними двоатомними гідроксикислотами.
Яблучна кислота – двоосновна триатомна гідроксикислота.
Для гідроксикислот використовують переважно історичні назви.
Часто гідроксикислоти називають за назвою відповідних карбонових
кислот, позначаючи грецькими літерами положення спиртової групи в молекулі
відносно карбоксилу.
За систематичною номенклатурою назву гідроксикислоти утворюють з
назви відповідної карбонової кислоти перед якою ставлять префікс гідрокси-,
що вказує на наявність ОН-групи в молекулах цих кислот. Місцеположення
гідроксильної групи в ланцюгу вказують номером атом Карбону, з яким вона
сполучена. Наприклад:
CH
OH
CH3
C
O
OH
2-гідроксипропанова кислота.
1. Ізомерія
В ряду гідроксикислот ізомерія залежить від структури вуглецевого
ланцюга і положення спиртового гідроксилу.
Крім того гідроксикислоти, молекули яких містять асиметричні атоми
Карбону, існують ще у вигляді оптичних ізомерів:
CH
OH
CH2
CH3
COOH CH2
CHCH3
COOH
OH
-гідроксимасляна кислота
2-Гідроксибутанова кислота, 3-Гідроксибутанова кислота,
-гідроксимасляна кислота
CH2
CH2
CH2
COOH
OH
CHCH2
COOH
OH CH3
C
OH
CH3
COOH
CH3
2-Метил-3-гідрокси-
пропанова кислота
12
3
-гідроксимасляна кислота
4-Гідроксибутанова кислота, 2-Метил-2-гідрокси-
пропанова кислота
.
2. Методи добування
Ряд кислот, як наприклад, молочна, яблучна, винна, лимонна та інші є
продуктами життєдіяльності організму. Тому деякі гідроксикислоти в
промислових масштабах добувають шляхом біосинтезу. Молочну кислоту
добувають молочнокислим бродінням вуглеводів.
1. Гідроліз оксинітрилів:
3. CH3
C
O
H
CH
OH
CH3
CN CH C
O
OH
OH
CH3
HOH (H )HCN
Оцтовий альдегід Гідроксинітрил -Гідроксипропіоновa
кислота
+ ++
.
2. Лужний гідроліз α-галогенокарбонових кислот:
CH
Cl
CH3
COOH CH
OH
CH3
COOH
HOH, K2
CO3
- KCl, - CO2
2-Хлоропропіонова
кислота
-Гідроксипропіоновa
кислота
+
.
3. З ненасичених кислот:
CHCH2
COOH CH2
COOHCH2
OH
HOH, (H )
Акрилова кислота -Гідроксипропіоновa
кислота
++
.
4. Реакція Реформатського (1889 р.)
При дії на альдегіди і кетони етилового естеру α-галогенозаміщених
кислот в присутності Zn (пил) утворюються β-гідроксикислоти.
CH2
R C
O
H
CH2
Br C
O
O C2
H5
HOH, (H )
Zn
CH2
CH COOH
OH
CH2
RCH2
CH C
O
O C2
H5
CH2
R
OZnBr
- Zn(OH)Br
- C2
H5
OH
-Гідроксикислота
+
+2 +
.
+
3. Фізичні властивості
Одноосновні гідроксикислоти з невеликою молекулярною масою – це
густі сиропоподібні рідини або тверді речовини. Двоосновні гідроксикислоти –
кристалічні речовини. Гідроксикислоти краще розчиняються у воді, ніж
відповідні їм карбонові кислоти, обмежено розчиняються в етері та інших
органічних розчинниках.
Багато гідроксикислот виявляють оптичну активність.
4. Хімічні властивості
Гідроксикислоти містять дві функціональні групи, їх хімічні властивості
визначаються наявністю як карбоксильної так і гідроксильної груп. Тому
гідроксикислоти одночасно виявляють властивості і карбонових кислот і
спиртів, причому «–ОН» і «–СООН» групи можуть брати участь у хімічних
реакціях окремо, незалежно одна від одної, або обидві разом.
4. 1. Дисоціація кислот:
CH
OH
R COOH CH
OH
R COOHOH H3
O+ ++
_
.
2. Утворення солей:
CH
OH
R COOH CH
OH
R COONa
NaOH
- H2
O
+
Сіль
.
3. Утворення естерів:
CH
OH
R COOH CH
OH
R C
O
O C2
H5
C2
H5
OH, (H )
- H2
O
+
Естер
.
+
4. Утворення алкоголятів:
CH
OH
R COOH CH
OH
R COONa
Na Na
CH
ONa
R COONa
+ +
Алкоголят
.
5. Взаємодія з РСІ5 :
CH
OH
R COOH CH
Cl
R C
O
Cl
PCl5
POCl3
+2
Хлорангідрид-
--хлорокарбонової
кислоти
-2
.
- 2 HCI
6. Окиснення гідроксикислот:
CH2
OH COOH C
O
H
COOH
- HOH
[O]
CH
OH
COOHCH3
C
O
COOHCH3- HOH
[O]
Молочна кислота
Гліколева кислота Гліоксалева кислота
Піровиноградна кислота
.
;
7. Відношення гідроксикислот до нагрівання:
а) α-гідроксикислоти:
5. CH2
OH C
O
OH
- HOH
CH2
OHC
OH
O
CCH2
O
C CH2
O
O
O
-Гідроксиоцтова кислота Циклічний естер
(лактид)
tº
.
б) β-гідроксикислоти:
CH
H
COOHCH2
OH
CH COOHCH2- HOH
-Гіроксипропіонова
кислота
Акрилова кислота
tº
.
в) γ- і δ-гідроксикислоти:
CH2
CCH2
OH
OCH2
O-H
- HOH
CH2
CCH2 OCH2
O
CH2
CH2
CH2
O
C O
-гідроксибутанової кислоти
tº
Лактон-Гідроксибутанова кислота
; .
Лактони є біологічноактивними речовинами і використовуються для
синтезу замінників крові. Деякі лактони мають приємний запах, їх
використовують у парфумерії.
