оксалат
Любое производное щавелевой кислоты; химическое соединение, содержащее оксалатную группу
оксалат
две заглавные буквы «С», соединенные друг с другом сплошной линией, и каждая из них соединена с двумя отдельными буквами «О» сплошной линией и пунктирной линией рядом со сплошной линией, все это в скобках с −2 в правом верхнем углу
Структура оксалат-аниона
Имена
Название ИЮПАК
оксалат
Систематическое название ИЮПАК
Этандиоат [1]
Идентификаторы
  • 338-70-5 проверятьИ
3D модель ( JSmol )
  • Интерактивное изображение
1905970
ЧЭБИ
  • ЧЕБИ:30623
ChemSpider
  • 64235
2207
КЕГГ
  • С00209
CID PubChem
  • 71081
УНИИ
  • PQ7QG47K6T проверятьИ
  • InChI=1S/C2H2O4/c3-1(4)2(5)6/h(H,3,4)(H,5,6)/p-2
    Ключ: MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-L
  • InChI=1S/C2H2O4/c3-1(4)2(5)6/h(H,3,4)(H,5,6)/p-2
    Ключ: MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-L
  • С(=О)(С(=О)[О-])[О-]
Характеристики
С2О​​2−4
Молярная масса88,018  г·моль −1
Сопряженная кислотаГидрогеноксалат [2]
Структура
Д 2ч
Родственные соединения
Связанный изоэлектронный
Тетроксид диазота
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
Химическое соединение

Оксалат ( систематическое название ИЮПАК: этандиоат ) — анион с химической формулой C2O2−4. Этот дианион бесцветен. Он встречается в природе, в том числе в некоторых продуктах питания. Он образует различные соли , например, оксалат натрия ( Na 2 C 2 O 4 ), и несколько эфиров, таких как диметилоксалат ( (CH 3 ) 2 C 2 O 4 ). Это сопряженное основание щавелевой кислоты . При нейтральном pH в водном растворе щавелевая кислота полностью превращается в оксалат.

Связь с щавелевой кислотой

Диссоциация протонов щавелевой кислоты происходит ступенчато; как и для других полипротонных кислот , потеря одного протона приводит к образованию одновалентного гидрооксалатного аниона HC2O .−4. Соль с этим анионом иногда называют кислым оксалатом , одноосновным оксалатом или водородным оксалатом . Константа равновесия ( K a ) для потери первого протона равна5,37 × 10−2 ( p K a =  1,27). Потеря второго протона, которая дает оксалат-ион, имеет константу равновесия5,25 × 10−5 (p K a =  4,28). Эти значения подразумевают, что в растворах с нейтральным pH нет щавелевой кислоты и присутствуют только следовые количества щавелевокислого водорода. [3] В литературе часто неясно различие между H 2 C 2 O 4 , HC 2 O−4, и С 2 О2−4, а совокупность видов называется щавелевой кислотой. [ необходима цитата ]

Структура

Оксалат-анион существует в неплоской конформации, где диэдральные углы O–C–C–O приближаются к 90° с приблизительной симметрией D 2d . [4] При хелатировании катионами оксалат принимает плоскую конформацию D 2h . [5] [6] Однако в структуре оксалата цезия Cs 2 C 2 O 4 диэдральный угол O–C–C–O составляет 81(1)°. [7] [8] Следовательно, Cs 2 C 2 O 4 более точно аппроксимируется структурой симметрии D 2d , поскольку две плоскости CO 2 смещены. С помощью рентгеновской дифракции монокристалла были идентифицированы две структурные формы оксалата рубидия Rb 2 C 2 O 4 : одна содержит плоский, а другая — смещенный оксалат.

Барьер вращения вокруг этой связи, как подсчитано, составляет примерно 2–6 ккал/моль для свободного дианиона C 2 O.2−4. [11] [12] [13] Такие результаты согласуются с интерпретацией, что центральная связь C−C рассматривается как одинарная связь с минимальными π-взаимодействиями между двумя CO−2[4] Этот барьер для вращения вокруг связи C−C (который формально соответствует разнице в энергии между плоской и ступенчатой ​​формами) может быть отнесен к электростатическим взаимодействиям, поскольку неблагоприятное отталкивание O−O максимизируется в плоской форме.

Встречаемость в природе

Оксалат встречается во многих растениях, где он синтезируется путем неполного окисления сахаридов .

Несколько растительных продуктов, таких как корень и/или листья шпината , ревень и гречиха , содержат много щавелевой кислоты и могут способствовать образованию камней в почках у некоторых людей. Другие растения, богатые оксалатами, включают курятник («четверть ягненка»), щавель и несколько видов Oxalis (также иногда называемых щавелем). Корень и/или листья ревеня и гречихи содержат много щавелевой кислоты. [14] Другие съедобные растения со значительными концентрациями оксалата включают, в порядке убывания, карамболу ( карамболу ), черный перец , петрушку , мак , амарант , мангольд , свеклу , какао , шоколад , большинство орехов , большинство ягод , пальмы рыбий хвост , новозеландский шпинат ( Tetragonia tetragonioides ) и фасоль . [ необходима цитата ] Листья чайного растения ( Camellia sinensis ) содержат одну из самых высоких измеренных концентраций щавелевой кислоты по сравнению с другими растениями. Однако напиток, полученный путем настаивания в горячей воде, обычно содержит только низкое или умеренное количество щавелевой кислоты из-за небольшой массы листьев, используемых для заваривания. [ необходима цитата ]

Физиологические эффекты

Сканирующая электронная микрофотография поверхности почечного камня, на которой видны тетрагональные кристаллы ведделлита (дигидрат оксалата кальция), выходящие из аморфной центральной части камня; горизонтальная длина изображения соответствует 0,5 мм изображенного оригинала.

Избыточное потребление продуктов, богатых оксалатами, связано с образованием камней в почках из ионов металлов, таких как оксалат кальция , что является фактором риска образования камней в почках. [16]

Некоторые грибы рода Aspergillus производят щавелевую кислоту. [ 17]

Как лиганд для ионов металлов

Оксалат также образует координационные соединения , где его иногда сокращают до ox . Он обычно встречается как бидентатный лиганд . Когда оксалат хелатируется с одним металлическим центром, он всегда принимает плоскую конформацию. Как бидентатный лиганд, он образует 5-членное кольцо MC2O2. Иллюстративный комплекс - ферриоксалат калия, K3[Fe(C2O4) 3 ] . Лекарственное средство оксалиплатин демонстрирует улучшенную растворимость в воде по сравнению со старыми препаратами на основе платины , избегая ограничивающего дозу побочного эффекта нефротоксичности . Щавелевая кислота и оксалаты могут быть окислены перманганатом в автокаталитической реакции. Одним из основных применений щавелевой кислоты является удаление ржавчины, которое возникает из-за того, что оксалат образует водорастворимые производные с ионом трехвалентного железа.

Избыток

Избыточный уровень оксалатов в крови называется гипероксалемией , а высокий уровень оксалатов в моче называется гипероксалурией .

Приобретенный

Хотя это и необычно, потребление оксалатов (например, выпас животных на растениях, содержащих оксалаты, таких как Bassia hyssopifolia , или потребление человеком лесного щавеля или, особенно в чрезмерных количествах, черного чая ) может привести к заболеванию почек или даже смерти из-за отравления оксалатами. В New England Journal of Medicine сообщалось об острой оксалатной нефропатии, «почти наверняка вызванной чрезмерным потреблением холодного чая» у 56-летнего мужчины, который выпивал «шестнадцать 8-унциевых стаканов холодного чая ежедневно» (примерно 3,8 литра). Авторы статьи выдвинули гипотезу, что острая оксалатная нефропатия является недостаточно диагностируемой причиной почечной недостаточности, и предложили тщательное изучение диетического анамнеза пациента в случаях необъяснимой почечной недостаточности без протеинурии (избытка белка в моче) и с большим количеством оксалата кальция в осадке мочи. [18] Oxalobacter formigenes в кишечной флоре может помочь облегчить это. [19]

Врожденный

Первичная гипероксалурия — редкое наследственное заболевание, приводящее к повышенному выделению оксалатов, при этом часто образуются оксалатные камни.

Ссылки

  1. ^ «Оксалат».
  2. ^ "оксалат(2−) (CHEBI:30623)". www.ebi.ac.uk . Получено 2 января 2019 г. оксалат (2−) (CHEBI:30623) является сопряженным основанием оксалата(1−) (CHEBI:46904) … оксалат(1−) (CHEBI:46904) является сопряженной кислотой оксалата(2−) (CHEBI:30623)
  3. ^ Рименшнейдер, Вильгельм; Танифудзи, Минору (2000). «Щавелевая кислота». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . дои : 10.1002/14356007.a18_247. ISBN 3-527-30673-0.
  4. ^ ab Дин, Филип AW (2012). «Оксалат дианион, C2O42-: планарный или непланарный?». Журнал химического образования . 89 (3): 417– 418. Bibcode : 2012JChEd..89..417D. doi : 10.1021/ed200202r.
  5. ^ Рид, ДА; Олмстед, ММ (1981). «Уточнение структуры оксалата натрия» (PDF) . Acta Crystallographica Section B. 37 ( 4): 938–939 . Bibcode : 1981AcCrB..37..938R. doi : 10.1107/S0567740881004676.
  6. ^ Бигли, Б.; Смолл, Р. У. Х. (1964). «Структура оксалата лития». Acta Crystallographica . 17 (6): 783– 788. Bibcode : 1964AcCry..17..783B. doi : 10.1107/S0365110X64002079 .
  7. ^ На рисунке 81(1)° (1) указывает, что 1° — это стандартная неопределенность измеренного угла 81°.
  8. ^ abc Диннебир, Роберт Э.; Венский, Саша; Пантефер, Мартин; Янсен, Мартин (2003). «Кристаллические и молекулярные структуры щелочных оксалатов: первое доказательство наличия антагонистического оксалатного аниона в твердом состоянии». Неорганическая химия . 42 (5): 1499– 1507. doi :10.1021/ic0205536. PMID  12611516.
  9. ^ Диннебир, Р. Э.; Венский, С.; Пантофер, М.; Янсен, М. (2003). "Запись CSD WUWTIR: оксалат дицезия". Кембриджская структурная база данных: структуры доступа . Кембриджский центр кристаллографических данных . doi :10.5517/cc6fzf0.
  10. ^ Диннебир, Р. Э.; Венский, С.; Пантофер, М.; Янсен, М. (2003). "CSD Entry QQQAZJ03: Di-potassium oxalate". Кембриджская структурная база данных: Access Structures . Кембриджский центр кристаллографических данных . doi :10.5517/cc6fzcy.
  11. ^ Кларк, Тимоти; Шлейер, Пауль фон Раге (1981). "Конформационные предпочтения молекул A 2 X 4 с 34 валентными электронами : ab initio исследование B 2 F 4 , B 2 Cl 4 , N 2 O 4 и C
    2    О2−
    4    ". Журнал вычислительной химии . 2 : 20–29 . doi :10.1002/jcc.540020106. S2CID  98744097.
  12. ^ Dewar, Michael JS; Zheng, Ya-Jun (1990). «Структура иона оксалата». Журнал молекулярной структуры: THEOCHEM . 209 ( 1– 2): 157– 162. doi :10.1016/0166-1280(90)85053-P.
  13. ^ Герберт, Джон М.; Ортис, Дж. В. (2000). «Исследование отрыва электронов в дикарбоксилатных дианионах методом ab initio». Журнал физической химии A. 104 ( 50): 11786– 11795. Bibcode : 2000JPCA..10411786H. doi : 10.1021/jp002657c.
  14. ^ Штрейтвейзер, Эндрю младший ; Хиткок, Клейтон Х. (1976). Введение в органическую химию . Macmillan. стр. 737. ISBN 9780024180100.
  15. ^ Резник, Мартин И.; Пак, Чарльз YC (1990). Мочекаменная болезнь, медицинский и хирургический справочник . WB Saunders Company. стр. 158. ISBN 0-7216-2439-1.
  16. ^ Mitchell T, Kumar P, Reddy T, Wood KD, Knight J, Assimos DG, Holmes RP (март 2019 г.). «Диетический оксалат и образование камней в почках». American Journal of Physiology. Renal Physiology . 316 (3): F409 – F413 . doi :10.1152/ajprenal.00373.2018. PMC 6459305 . PMID  30566003.  
  17. ^ Pabuççuoğlu, Uğur (2005). «Аспекты оксалоза, связанные с аспергиллезом в образцах патологии». Патология – Исследования и практика . 201 (5): 363– 368. doi :10.1016/j.prp.2005.03.005. PMID  16047945.
  18. ^ Сайед, Фахд; Мена Гутьеррес, Алехандра; Гаффар, Умбар (2 апреля 2015 г.). «Случай нефропатии от холодного чая». New England Journal of Medicine . 372 (14): 1377– 1378. doi : 10.1056/NEJMc1414481 . PMID  25830441.
  19. ^ Siener, R.; Bangen, U.; Sidhu, H.; Hönow, R.; von Unruh, G.; Hesse, A. (2013). «Роль колонизации Oxalobacter formigenes при кальций-оксалатной каменной болезни». Kidney International . 83 (июнь): 1144–1149 . doi : 10.1038/ki.2013.104 . PMID  23536130.

Дальнейшее чтение

  • Эйлер. "Таблица Ksp: Константы произведений растворимости вблизи 25 °C". chm.uri.edu . Получено 10 июня 2021 г. .
  • Ибис, Фатма; Дханд, Прия; Сулейманли, Санан; ван дер Хейден, Антуан Э.Д.М.; Крамер, Герман Дж.М.; Эрал, Хусейн Бурак (2020). «Комбинированное экспериментальное и модельное исследование растворимости моногидрата оксалата кальция при физиологически релевантных значениях pH и температурах». Кристаллы . 10 (10): 924. doi : 10.3390/cryst10100924 . ISSN  2073-4352.
  • Ulmgren, Per; Rådeström, Rune (1999). «Растворимость оксалата кальция в присутствии ионов магния и растворимость оксалата магния в среде хлорида натрия». Nordic Pulp & Paper Research Journal . 14 (4): 330– 335. doi :10.3183/npprj-1999-14-04-p330-335. ISSN  2000-0669. S2CID  96834193.
  • Oxalate.org — содержание оксалатов в более чем 750 продуктах питания из университетских и государственных источников
  • Oxalatecontent.com — база данных содержания оксалатов, основанная на последних достоверных исследованиях.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Оксалат&oldid=1271748930"