Ацетоуксусная кислота
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Предпочтительное название ИЮПАК 3-оксобутановая кислота [1] | |
| Систематическое название ИЮПАК 3-Оксомасляная кислота | |
| Другие имена Ацетоуксусная кислота Диуксусная кислота Ацетилуксусная кислота Ацетонкарбоновая кислота | |
| Идентификаторы | |
| |
3D модель ( JSmol ) |
|
| ЧЭБИ |
|
| ChEMBL |
|
| ChemSpider |
|
| DrugBank |
|
| КЕГГ |
|
CID PubChem |
|
| УНИИ |
|
Панель инструментов CompTox ( EPA ) |
|
| |
| |
| Характеристики | |
| С4Н6О3 | |
| Молярная масса | 102,089 г·моль −1 |
| Появление | Бесцветная маслянистая жидкость |
| Температура плавления | 36,5 °C (97,7 °F; 309,6 К) |
| Точка кипения | Разлагается |
| Растворимый | |
| Растворимость в органических растворителях | Растворим в этаноле , эфире |
| Кислотность ( pK a ) | 3,58 [2] |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Ацетоуксусная кислота ( название ИЮПАК : 3-оксобутановая кислота , также известная как ацетонкарбоновая кислота или диуксусная кислота ) — органическое соединение с формулой CH3COCH2COOH . Это простейшая бета- кетокислота , и, как и другие представители этого класса, она нестабильна. Метиловый и этиловый эфиры, которые довольно стабильны, производятся в промышленных масштабах в качестве предшественников красителей. Ацетоуксусная кислота — слабая кислота . [3]
Биохимия
В типичных физиологических условиях ацетоуксусная кислота существует в виде сопряженного ей основания — ацетоацетата :
- AcCH2CO2H → AcCH2CO−2+ Н +
Несвязанный ацетоацетат в основном вырабатывается митохондриями печени из его тиоэфира с коферментом А (КоА):
- AcCH 2 C(O)−CoA + OH − → AcCH 2 CO−2+ Н−КоА
Сам ацетоацетат-КоА образуется тремя путями:
- 3-гидрокси-3-метилглутарил-КоА высвобождает ацетил-КоА и ацетоацетат:
- − O 2 CCH 2 −C( Me )(OH)−CH 2 C(O)−CoA → − O 2 CCH 2 −Ac + Ac−CoA
- Ацетоацетил-КоА может образовываться в результате бета-окисления бутирил -КоА :
- Et −CH 2 C(O)−CoA + 2NAD + + H 2 O + FAD → Ac−CH 2 C(O)−CoA + 2NADH + FADH 2
- Конденсация пары молекул ацетил-КоА, катализируемая тиолазой . [4] : 393
- 2Ac-CoA → AcCH 2 C(O)-CoA + H-CoA
У млекопитающих ацетоацетат, вырабатываемый в печени (вместе с двумя другими « кетоновыми телами »), выделяется в кровоток в качестве источника энергии во время периодов голодания , физических упражнений или в результате сахарного диабета 1 типа . [5] Сначала группа КоА ферментативно переносится на нее из сукцинил-КоА , превращая ее обратно в ацетоацетил-КоА; затем он расщепляется на две молекулы ацетил-КоА тиолазой, и они затем поступают в цикл лимонной кислоты . Сердечная мышца и кора почек предпочитают ацетоацетат глюкозе. Мозг использует ацетоацетат, когда уровень глюкозы низкий из-за голодания или диабета. [4] : 394
Синтез и свойства
Ацетоуксусная кислота может быть получена путем гидролиза дикетена . Ее эфиры производятся аналогично с помощью реакций между дикетеном и спиртами, [3] а ацетоуксусная кислота может быть получена путем гидролиза этих видов. [6] В общем, ацетоуксусная кислота образуется при 0 °C и используется in situ немедленно. [7]
Он разлагается с умеренной скоростью реакции на ацетон и углекислый газ :
- CH 3 C(O)CH 2 CO 2 H → CH 3 C(O)CH 3 + CO 2
Кислотная форма имеет период полураспада 140 минут при 37 °C в воде, тогда как основная форма (анион) имеет период полураспада 130 часов. То есть, она реагирует примерно в 55 раз медленнее. [8] Соответствующее декарбоксилирование трифторацетоацетата используется для получения трифторацетона :
- CF 3 C(O)CH 2 CO 2 H → CF 3 C(O)CH 3 + CO 2
Это слабая кислота (как и большинство алкилкарбоновых кислот) с pK a 3,58.
Ацетоуксусная кислота демонстрирует кето-енольную таутомеризацию , при этом енольная форма частично стабилизируется расширенной конъюгацией и внутримолекулярной водородной связью . Равновесие сильно зависит от растворителя; кето-форма доминирует в полярных растворителях (98% в воде), а енольная форма составляет 25-49% материала в неполярных растворителях. [9]
Приложения
Ацетоуксусные эфиры используются для реакции ацетоацетилирования , которая широко применяется в производстве арилидных желтых и диарилидных красителей. [3] Хотя эфиры могут использоваться в этой реакции, дикетен также реагирует со спиртами и аминами с соответствующими производными ацетоуксусной кислоты в процессе, называемом ацетоацетилированием . Примером является реакция с 4-аминоинданом : [ 10]
Обнаружение
Ацетоуксусная кислота измеряется в моче людей с диабетом для проверки на кетоацидоз [11] и для мониторинга людей на кетогенной или низкоуглеводной диете . [12] [13] Это делается с помощью тест-полосок, покрытых нитропруссидом или аналогичными реагентами. Нитропруссид меняет цвет с розового на фиолетовый в присутствии ацетоацетата, сопряженного основания ацетоуксусной кислоты, и изменение цвета оценивается на глаз. Тест не измеряет β-гидроксибутират, наиболее распространенный кетон в организме; во время лечения кетоацидоза β-гидроксибутират превращается в ацетоацетат, поэтому тест бесполезен после начала лечения [11] и может быть ложно низким при постановке диагноза. [14]
Аналогичные тесты используются у молочных коров для проверки на кетоз . [15]
Смотрите также
Ссылки
- ^ "Front Matter". Номенклатура органической химии: Рекомендации ИЮПАК и предпочтительные названия 2013 (Синяя книга) . Кембридж: Королевское химическое общество . 2014. стр. 748. doi :10.1039/9781849733069-FP001. ISBN 978-0-85404-182-4.
- ^ Доусон, Р. М. К. и др., Данные для биохимических исследований , Оксфорд, Clarendon Press, 1959.
- ^ abc Франц Дитрих Клинглер; Вольфганг Эбертц (2005). «Оксокарбоновые кислоты». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a18_313. ISBN 978-3527306732.
- ^ ab Lubert Stryer (1981). Биохимия (2-е изд.).
- ^ Страйер, Луберт (1995). Биохимия (Четвертое изд.). Нью-Йорк: WH Freeman and Company. С. 510– 515, 581– 613, 775– 778. ISBN 0-7167-2009-4.
- ^ Роберт К. Крюгер (1952). «Кристаллическая ацетоуксусная кислота». Журнал Американского химического общества . 74 (21): 5536. doi :10.1021/ja01141a521.
- ^ Рейнольдс, Джордж А.; ВанАллан, JA (1952). "Метилглиоксаль-ω-фенилгидразон". Органические синтезы . 32 : 84. doi :10.15227/orgsyn.032.0084; Собрание томов , т. 4, стр. 633.
- ^ Хей, РВ; Бонд, МА (1967). «Кинетика декарбоксилирования ацетоуксусной кислоты». Aust. J. Chem . 20 (9): 1823– 8. doi :10.1071/CH9671823.
- ^ Гранде, Карен Д.; Розенфельд, Стюарт М. (1980). «Таутомерные равновесия в ацетоуксусной кислоте». Журнал органической химии . 45 (9): 1626– 1628. doi :10.1021/jo01297a017. ISSN 0022-3263.
- ^ Киран Кумар Солингапурам Сай; Томас М. Гилберт; Дуглас А. Кламп (2007). «Циклизации Кнорра и дистонические суперэлектрофилы». Дж. Орг. хим. 72 (25): 9761–9764 . doi : 10.1021/jo7013092. ПМИД 17999519.
- ^ ab Nyenwe, EA; Kitabchi, AE (апрель 2016 г.). «Эволюция диабетического кетоацидоза: обновление его этиологии, патогенеза и лечения». Метаболизм: клинический и экспериментальный . 65 (4): 507–21 . doi :10.1016/j.metabol.2015.12.007. PMID 26975543.
- ^ Hartman, AL; Vining, EP (январь 2007). «Клинические аспекты кетогенной диеты». Эпилепсия . 48 (1): 31– 42. doi :10.1111/j.1528-1167.2007.00914.x. PMID 17241206. S2CID 21195842.
- ^ Сумитран, Прия; Проетто, Джозеф (2008). «Кетогенные диеты для снижения веса: обзор их принципов, безопасности и эффективности». Исследования ожирения и клиническая практика . 2 (1): I– II. doi :10.1016/j.orcp.2007.11.003. PMID 24351673.
- ^ Misra, S; Oliver, NS (28 октября 2015 г.). «Диабетический кетоацидоз у взрослых» (PDF) . BMJ (Clinical Research Ed.) . 351 : h5660. doi :10.1136/bmj.h5660. hdl : 10044/1/41091 . PMID 26510442. S2CID 2819002.
- ^ Tatone, EH; Gordon, JL; Hubbs, J; LeBlanc, SJ; DeVries, TJ; Duffield, TF (1 августа 2016 г.). «Систематический обзор и метаанализ диагностической точности тестов по месту оказания помощи для выявления гиперкетонемии у молочных коров». Preventive Veterinary Medicine . 130 : 18–32 . doi :10.1016/j.prevetmed.2016.06.002. PMID 27435643.
