Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Дикарбоновая кислота представляет собой органическое соединение , содержащее две карбоксильных функциональных групп (-СООН). Общая молекулярная формула дикарбоновых кислот может быть записана как HO 2 C-R-CO 2 H, где R может быть алифатическим или ароматическим. Как правило, дикарбоновые кислоты демонстрируют химическое поведение и реакционную способность, подобные монокарбоновым кислотам . Дикарбоновые кислоты также используются при получении сополимеров, таких как полиамиды и сложные полиэфиры . Наиболее широко используемой в промышленности дикарбоновой кислотой является адипиновая кислота , которая является прекурсором, используемым в производственейлон . Другие примеры дикарбоновых кислот включают аспарагиновую кислоту и глутаминовую кислоту , две аминокислоты в организме человека. Название может быть сокращено до дикислоты .

Линейные насыщенные дикарбоновые кислоты [ править ]

Общая формула HO
2
C (CH
2
)
п
CO
2
H
. [1] PubChem ссылки предоставляет доступ к дополнительной информации о соединениях, в том числе других имен, идентификаторы, токсичности и безопасности.

Возникновение [ править ]

  • Адипиновая кислота, несмотря на свое название (на латыни adipis означает жир), не является нормальным компонентом природных липидов, а является продуктом окислительной прогорклости . Впервые его получили окислением касторового масла ( рицинолевая кислота ) азотной кислотой. В настоящее время его производят в промышленных масштабах путем окисления циклогексанола или циклогексана , в основном для производства нейлона 6-6 . Он имеет несколько других промышленных применений в производстве клеев , пластификаторов , желатинизирующих агентов, гидравлических жидкостей , смазочных материалов , смягчающих веществ , пенополиуретана ,дубление кожи , уретан, а также в качестве подкислителя в пищевых продуктах.
  • Пимелиновая кислота (греч. Pimelh , жир) также была впервые выделена из окисленного масла. Производные пимелиновой кислоты участвуют в биосинтезе лизина .
  • Впервые субериновая кислота была получена путем окисления пробки азотной кислотой (лат. Suber). Эта кислота также образуется при окислении касторового масла. Субериновая кислота используется в производстве алкидных смол и в синтезе полиамидов ( варианты нейлона ).
  • Название азелаиновой кислоты связано с действием азотной кислоты (азот, азот или азотная, азотная) окисления олеиновой кислоты или элаидиновой кислоты . Был обнаружен среди продуктов прогорклых жиров. Его происхождение объясняется его присутствием в плохо сохранившихся образцах льняного масла и в образцах мази, взятых из египетских гробниц возрастом 5000 лет. Азелаиновая кислота была получена окислением олеиновой кислоты перманганатом калия , но теперь окислительным расщеплением олеиновой кислоты хромовой кислотой или озонолизом. Азелаиновая кислота используется в виде простых эфиров или сложных эфиров с разветвленной цепью) при производстве пластификаторов (для винилхлоридасмолы, резина), смазки и консистентные смазки. Азелаиновая кислота сейчас используется в косметике (лечение прыщей). Он проявляет бактериостатические и бактерицидные свойства в отношении различных аэробных и анаэробных микроорганизмов, присутствующих на коже с акне. . Азелаиновая кислота была идентифицирована как молекула, которая накапливалась в повышенных количествах в некоторых частях растений, и было показано, что она способна повышать устойчивость растений к инфекциям. [2]
  • Себациновая кислота, названная от кожного сала ( сала ). Тенар выделил это соединение из продуктов перегонки говяжьего жира в 1802 году. Его производят в промышленных масштабах путем деления касторового масла щелочью. [3] Себациновая кислота и ее производные имеют множество промышленных применений в качестве пластификаторов, смазок, масел для диффузионных насосов, косметики, свечей и т. Д. Она также используется в синтезе полиамида, как нейлон, и алкидных смол. Изомер, изосебациновая кислота, имеет несколько применений в производстве пластификаторов виниловой смолы, экструзионных пластиков, клеев, смазок на основе сложных эфиров, полиэфиров, полиуретановых смол и синтетического каучука .
  • Брассиловая кислота может быть получена из эруковой кислоты путем озонолиза, но также с помощью микроорганизмов ( Candida sp. ) Из тридекана . Эта двухосновная кислота производится в Японии в небольших коммерческих масштабах для изготовления ароматизаторов. [4]
  • Додекандиовая кислота используется в производстве нейлона (нейлон-6,12), полиамидов, покрытий, клеев, смазок, полиэфиров, красителей, моющих средств, антипиренов и ароматизаторов. В настоящее время он производится путем ферментации длинноцепочечных алканов со специфическим штаммом Candida tropicalis . [4] Травматическая кислота - ее мононенасыщенный аналог.
  • Тапсиновую кислоту выделяли из сушеных корней средиземноморской «смертоносной моркови» Thapsia garganica ( Apiaceae ).

Японский воск представляет собой смесь триглицеридов дикарбоновых кислот C21, C22 и C23, полученных из дерева сумаха ( Rhus sp.).

Большой обзор дикарбоновых кислот, присутствующих в средиземноморских орехах, выявил необычные компоненты. [5] Всего было определено 26 второстепенных кислот (от 2 в пекане до 8% в арахисе): 8 видов, полученных из янтарной кислоты , вероятно, связанных с фотосинтезом , и 18 видов с цепочкой от 5 до 22 атомов углерода. Кислоты с более высоким весом (> C20) обнаруживаются в суберине, присутствующем на поверхности растений (внешняя кора, эпидермис корня). С16 по С26 a, ω-диовые кислоты считаются диагностическими для суберина. С C18: 1 и C18: 2 их содержание составляет от 24 до 45% от всего суберина. Они присутствуют в низком количестве (<5%) в кутине растений , за исключением Arabidopsis thaliana.где их содержание может быть выше 50%. [6]

Было показано, что гипертермофильные микроорганизмы специфически содержат большое количество дикарбоновых кислот. [7] Это, вероятно, самое важное отличие этих микроорганизмов от других морских бактерий. Дикарбоновые жирные кислоты из С16 до С22 были найдены в гипертермофильном archaeon , Pyrococcus furiosus . Короткие и средней длиной цепи (до 11 атомов углерода) дикарбоновых кислот были обнаружены в цианобактерии рода Aphanizomenon . [8]

Дикарбоновые кислоты могут образовываться в результате ω-окисления жирных кислот во время их катаболизма . Было обнаружено, что эти соединения появляются в моче после введения трикаприна и триундецилина. Хотя значение их биосинтеза остается малоизученным, было продемонстрировано, что ω-окисление происходит в печени крысы, но с низкой скоростью, требует кислорода, NADPH и цитохрома P450 . Позже было показано, что эта реакция более важна у голодающих или страдающих диабетом животных, где 15% пальмитиновой кислоты подвергается ω-окислению, а затем tob-окислению, при этом образуется малонил-коА, который в дальнейшем используется в синтезе насыщенных жирных кислот. [9]Определение дикарбоновых кислот, образующихся при перманганат-периодатном окислении моноеновых жирных кислот, было полезно для изучения положения двойной связи в углеродной цепи. [10]

Дикарбоновые кислоты с разветвленной цепью [ править ]

Длинноцепочечные дикарбоновые кислоты, содержащие вицинальные диметиловые разветвления около центра углеродной цепи, были обнаружены у бактерий рода Butyrivibrio , которые участвуют в переваривании целлюлозы в рубце. [11] Эти жирные кислоты, называемые диаболовыми кислотами , имеют длину цепи в зависимости от жирной кислоты, используемой в культуральной среде. Самая распространенная диаболовая кислота в Butyrivibrio имела длину цепи из 32 атомов углерода. Дьявольские кислоты были также обнаружены в основных липидах рода Thermotoga отряда Thermotogales , бактерий, обитающих в источниках солфатар., глубоководные морские гидротермальные системы и высокотемпературные морские и континентальные нефтяные месторождения. [12] Было показано, что около 10% их липидной фракции составляли симметричные дьявольские кислоты от C30 до C34. Диаболовые кислоты C30 (13,14-диметилоктакозандиовая кислота) и C32 (15,16-диметилтриаконтандиовая кислота) описаны в Thermotoga maritima . [13]

Некоторые исходные двухосновные кислоты от C29 до C32, но с метильными группами на атомах углерода C-13 и C-16, были выделены и охарактеризованы из липидов термофильных анаэробных эубактерий Themanaerobacter ethanolicus. [14] Самой распространенной двухосновной кислотой была C30α, ω-13,16-диметилоктакозандиовая кислота.

Бифитановые двухосновные кислоты присутствуют в геологических отложениях и считаются индикаторами анаэробного окисления метана в прошлом. [15] Несколько форм без или с одним или двумя пентациклическими кольцами были обнаружены в кайнозойских просачиваемых известняках. Эти липиды могут быть неизвестными метаболитами архей.

Кроцетин

Кроцетин является основным соединением кроцинов (гликозидов кроцетина), которые являются основными красными пигментами рыльц шафрана ( Crocus sativus ) и плодов гардении ( Gardenia jasminoides ). Кроцетин представляет собой дикарбоновую кислоту с 20 углеродными цепями, которая является дитерпененоидом и может рассматриваться как каротиноид. Это был первый растительный каротиноид, который был признан еще в 1818 году, а история выращивания шафрана насчитывает более 3000 лет. Основным активным ингредиентом шафрана является желтый пигмент кроцин 2.(известны три других производных с различным гликозилированием), содержащие гентиобиозную (дисахаридную) группу на каждом конце молекулы. Был разработан простой и специфический метод ВЭЖХ-УФ для количественной оценки пяти основных биологически активных ингредиентов шафрана, а именно четырех кроцинов и кроцетина. [16]

Ненасыщенные дикарбоновые кислоты [ править ]

Травматическая кислота была одной из первых биологически активных молекул, выделенных из тканей растений. Было показано, что эта дикарбоновая кислота является сильнодействующим средством для заживления ран у растений, которое стимулирует деление клеток рядом с участком раны [17], ее получают из гидропероксидов жирных кислот 18: 2 или 18: 3 после превращения в оксожирные кислоты .

транс, транс- муконовая кислота является метаболитом бензола в организме человека. Поэтому определение его концентрации в моче используется в качестве биомаркера воздействия бензола на рабочем месте или в окружающей среде. [18] [19]

Глютиновая кислота, замещенный аллен , была выделена из Alnus glutinosa (Betulaceae). [20]

В то время как полиненасыщенные жирные кислоты необычны для кутикулы растений, о диненасыщенной дикарбоновой кислоте сообщалось как о компоненте поверхностных восков или сложных полиэфиров некоторых видов растений. Так, октадека-с6, с9-диен-1,18-диоат, производное линолевой кислоты , присутствует в кутикуле Arabidopsis и Brassica napus . [21]

Алкилитаконаты [ править ]

Итаконовая кислота
PubChem 811

Несколько дикарбоновых кислот, имеющих боковую алкильную цепь и итаконатное ядро, были выделены из лишайников и грибов , итаконовая кислота (метилен янтарная кислота) является метаболитом, продуцируемым нитчатыми грибами. Среди этих соединений несколько аналогов, называемых хетомеллиновыми кислотами, с разной длиной цепи и степенью ненасыщенности, были выделены из различных видов лишайников Chaetomella . Было показано, что эти молекулы являются ценными в качестве основы для разработки противораковых препаратов из-за их сильного ингибирующего действия на фарнезилтрансферазу . [22]

Ряд алкил- и алкенил-итаконатов, известных как церипоровая кислота ( Pub Chem 52921868 ), был обнаружен в культурах гриба, селективно разлагающего лигнин (гриб белой гнили ), Ceriporiopsis subvermispora. [23] [24] Абсолютная конфигурация церипоровых кислот, их стереоселективный путь биосинтеза и разнообразие их метаболитов были подробно обсуждены. [25]

Замещенные дикарбоновые кислоты [ править ]

Ароматические дикарбоновые кислоты [ править ]

Терефталевая кислота - это товарный химикат, используемый при производстве полиэфира, известный под торговыми марками, такими как ПЭТ, терилен, дакрон и лавсан .

Свойства [ править ]

Дикарбоновые кислоты представляют собой твердые кристаллические вещества. Растворимость в воде и температура плавления α, ω- соединений прогрессируют последовательно по мере того, как углеродные цепи становятся длиннее с чередованием нечетного и четного числа атомов углерода, так что для четного числа атомов углерода температура плавления выше, чем для следующий в серии с нечетным номером. [26] Эти соединения представляют собой слабые двухосновные кислоты с pK a, стремящимся к значениям ок. 4.5 и 5.5 по мере увеличения расстояния между двумя карбоксилатными группами. Таким образом, в водном растворе при pH около 7, типичном для биологических систем, уравнение Хендерсона – Хассельбаха указывает, что они существуют преимущественно в виде дикарбоксилат-анионов.

Дикарбоновые кислоты, особенно маленькие и линейные, можно использовать в качестве сшивающих реагентов. [27] Дикарбоновые кислоты, в которых карбоксильные группы не разделены ни одним атомом углерода, или одним атомом углерода, разлагаются при нагревании с выделением диоксида углерода и остаются монокарбоновые кислоты. [26]

Правило Бланка гласит, что нагревание бариевой соли дикарбоновой кислоты или ее дегидратация с помощью уксусного ангидрида дает ангидрид циклической кислоты, если атомы углерода, несущие кислотные группы, находятся в положениях 1 и (3,4 или 5). Таким образом, янтарная кислота дает янтарный ангидрид . Для кислот с карбоксильными группами в положениях 1 и 6 эта дегидратация вызывает потерю диоксида углерода и воды с образованием циклического кетона, например, адипиновая кислота образует циклопентанон . [26]

Производные [ править ]

Что касается монофункциональных карбоновых кислот, существуют производные тех же типов. Однако существует дополнительная сложность, заключающаяся в том, что одна или две карбоксильные группы могут быть изменены. Если изменен только один, то производное называется «кислотным», а если изменяются оба конца, оно называется «нормальным». Эти производные включают соли, хлориды, сложные эфиры, амиды и ангидриды. В случае ангидридов или амидов две карбоксильные группы могут объединяться с образованием циклического соединения, например сукцинимида . [28]

См. Также [ править ]

  • Трикарбоновая кислота

Ссылки [ править ]

  1. ^ Мальчик Cornils, Питер Lappe "дикарбоновой кислоты, алифатический" в энциклопедии Ульмана промышленной химии 2006, Wiley-VCH, Weinheim. DOI : 10.1002 / 14356007.a08_523
  2. ^ Юнг, Хо Вон; Чаплински, Тимоти Дж .; Ван, Линь; Глейзбрук, Джейн; Гринберг, Джин Т. (2009). «Прайминг системного иммунитета растений». Наука . 324 (3 апреля 2009 г.): 89–91. Bibcode : 2009Sci ... 324 ... 89W . DOI : 10.1126 / science.1170025 . PMID  19342588 .
  3. ^ Кадеш, Ричард Г. (ноябрь 1954 г.). «Двухосновные кислоты». Журнал Американского общества химиков-нефтяников . 31 (11): 568–573. DOI : 10.1007 / BF02638574 .
  4. ^ a b Кроха, Кайл (сентябрь 2004 г.). «Промышленная биотехнология предоставляет возможности для промышленного производства новых длинноцепочечных двухосновных кислот». Информ . 15 : 568–571.
  5. ^ Дембицкий, Валерий М; Гольдшлаг, Паулина; Сребник, Моррис (апрель 2002 г.). «Встречаемость дикарбоновых (диоевых) кислот в некоторых средиземноморских орехах». Пищевая химия . 76 (4): 469–473. DOI : 10.1016 / S0308-8146 (01) 00308-9 .
  6. ^ Поллард, Майк; Бейссон, Фред; Ольрогге, Джон Б. (3 апреля 2009 г.). «Строительство липидных барьеров: биосинтез кутина и суберина». Тенденции в растениеводстве . 13 (5): 89–91. DOI : 10.1016 / j.tplants.2008.03.003 .
  7. ^ Carballeira, Нью-Мексико; Reyes, M .; Sostre, A .; Huang, H .; Верхаген, М.Ф .; Адамс, MW (2009). «Необычный состав жирных кислот гипертермофильных архей Pyrococcus furiosus и бактерии Thermotoga maritima» . J. Bacteriol . 179 (8): 2766–2768. DOI : 10.1128 / jb.179.8.2766-2768.1997 . PMC 179030 . PMID 9098079 .  
  8. ^ Дембицкий, ВМ; Шкроб, И .; Вперед, СП (2001). «Дикарбоновые и жирнокислотные составы цианобактерий рода Aphanizomenon». Биохимия (Москва) . 66 (1): 72–76. DOI : 10,1023 / A: 1002837830653 . PMID 11240396 . 
  9. ^ Wada, F .; Усами М. (1997). «Исследования антикетогенного действия жирных кислот ω-окисления и глюконеогенности дикарбоновых кислот». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - липиды и липидный метаболизм . 487 (2): 261–268. DOI : 10.1016 / 0005-2760 (77) 90002-9 .
  10. ^ Longmuir, Кеннет Дж .; Росси, Мэри Э .; Резеле-Тиден, Кристина (1987). «Определение положения двойной связи моноеновой жирной кислоты перманганат-периодатным окислением с последующей высокоэффективной жидкостной хроматографией фенациловых эфиров карбоновых кислот». Аналитическая биохимия . 167 (2): 213–221. DOI : 10.1016 / 0003-2697 (87) 90155-2 . PMID 2831753 . 
  11. ^ Кляйн, РА; Hazlewood, GP; Кемп, П; Доусон, РМ (1 декабря 1979 г.). «Новая серия длинноцепочечных дикарбоновых кислот с вицинальным диметиловым разветвлением, обнаруженных в качестве основных компонентов липидов Butyrivibrio spp» . Биохимический журнал . 183 (3): 691–700. DOI : 10.1042 / bj1830691 . PMC 1161651 . PMID 540040 .  
  12. ^ Хубер, Роберт; Langworthy, Thomas A .; Кениг, Гельмут; Томм, Майкл; Woese, Carl R .; Sleytr, Uwe B .; Стеттер, Карл О. (май 1986 г.). «Thermotoga maritima sp. Nov. Представляет собой новый род уникальных чрезвычайно теплолюбивых эубактерий, растущих до 90 ° C». Архив микробиологии . 144 (4): 324–333. DOI : 10.1007 / BF00409880 .
  13. ^ Carballeira, Нью-Мексико; Рейес, М; Состре, А; Хуанг, Н; Верхаген, М.Ф .; Адамс, MW (апрель 1997 г.). «Необычный состав жирных кислот гипертермофильных архей Pyrococcus furiosus и бактерии Thermotoga maritima» . Журнал бактериологии . 179 (8): 2766–8. DOI : 10.1128 / jb.179.8.2766-2768.1997 . PMC 179030 . PMID 9098079 .  
  14. ^ Юнг, S; Zeikus, JG; Холлингсуорт, Род-Айленд (июнь 1994 г.). «Новое семейство очень длинноцепочечных альфа, омега-дикарбоновых кислот является основным структурным жирным ацильным компонентом мембранных липидов Thermoanaerobacter ethanolicus 39E». Журнал липидных исследований . 35 (6): 1057–65. PMID 8077844 . 
  15. ^ Биргель, Дэниел; Элверт, Маркус; Хан, Xiqiu; Пекманн, Йорн (январь 2008 г.). «Бифитановые двухосновные кислоты, обедненные 13C, как индикаторы анаэробного окисления метана в прошлом». Органическая геохимия . 39 (1): 152–156. DOI : 10.1016 / j.orggeochem.2007.08.013 .
  16. ^ Ли, На; Лин, Ге; Кван, Ю-Ва; Минь, Чжи-Да (июль 1999 г.). «Одновременное количественное определение пяти основных биологически активных ингредиентов шафрана с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии». Журнал хроматографии A . 849 (2): 349–355. DOI : 10.1016 / S0021-9673 (99) 00600-7 . PMID 10457433 . 
  17. ^ Фермер, Эдвард Э. (1994). «Передача сигналов жирных кислот в растениях и связанных с ними микроорганизмах». Молекулярная биология растений . 26 (5): 1423–1437. DOI : 10.1007 / BF00016483 . PMID 7858198 . 
  18. ^ Wiwanitkit В, Soogarun S, Suwansaksri J (2007). «Корреляционное исследование параметров красных кровяных телец и трансмуконовой кислоты в моче у субъектов с профессиональным воздействием бензола». Токсикологическая патология . 35 (2): 268–9. DOI : 10.1080 / 01926230601156278 . PMID 17366320 . 
  19. ^ Уивер В.М., Даволи СТ, Хеллер П.Дж. и др. (1996). «Воздействие бензола, оцениваемое по трансмуконовой кислоте в моче, у городских детей с повышенным уровнем свинца в крови» . Environ. Перспектива здоровья . 104 (3): 318–23. DOI : 10.2307 / 3432891 . JSTOR 3432891 . PMC 1469300 . PMID 8919771 .   
  20. ^ Сати, Сушил Чандра; Сати, Нитин; Сати, ОП (2011). «Биоактивные компоненты и лекарственное значение рода Alnus » . Обзоры фармакогнозии . 5 (10): 174–183. DOI : 10.4103 / 0973-7847.91115 . PMC 3263052 . PMID 22279375 .  
  21. Бонавентура, Густаво; Ольрогге, Джон; Поллард, Майк (2004). «Анализ алифатического мономерного состава полиэфиров, связанных с эпидермисом Arabidopsis: наличие октадека-цис-6, цис-9-диен-1,18-диоата в качестве основного компонента» . Заводской журнал . 40 (6): 920–930. DOI : 10.1111 / j.1365-313X.2004.02258.x . PMID 15584957 . 
  22. ^ Сингх, SB; Джаясурия, H; Сильверман, KC; Бонфлио, Калифорния; Уильямсон, JM; Лингем, РБ (март 2000 г.). «Эффективный синтез, ингибирующая активность фарнезил-протеинтрансферазы человека и дрожжей хетомеллиновых кислот и аналогов». Биоорганическая и медицинская химия . 8 (3): 571–80. DOI : 10.1016 / S0968-0896 (99) 00312-0 . PMID 10732974 .  - через ScienceDirect (может потребоваться подписка или контент может быть доступен в библиотеках.) 
  23. ^ Enoki, Макико; Ватанабэ, Такаши; Хонда, Йоичи; Кувахара, Масааки (2000). «Новая флуоресцентная дикарбоновая кислота, (Z) -1,7-нонадекадиен-2,3-дикарбоновая кислота, продуцируемая грибком белой гнили Ceriporiopsis subvermispora». Письма по химии . 29 (1): 54–55. DOI : 10,1246 / cl.2000.54 .
  24. ^ Амирта, Рудианто; Фухимори, Кения; Шираи, Нобуаки; Хонда, Йоичи; Ватанабэ, Такаши (декабрь 2003 г.). «Церипоровая кислота С, гексадеценилитаконат, продуцируемый разлагающим лигнин грибком Ceriporiopsis subvermispora». Химия и физика липидов . 126 (2): 121–131. DOI : 10.1016 / S0009-3084 (03) 00098-7 . PMID 14623447 . 
  25. Нисимура, Хироши; Мураяма, Киоко; Ватанабэ, Такахито; Хонда, Йоичи; Ватанабэ, Такаши (июнь 2009 г.). «Абсолютная конфигурация церипоровых кислот, метаболитов, подавляющих окислительно-восстановительный потенциал железа, вырабатываемых селективным разрушающим лигнин грибком Ceriporiopsis subvermispora». Химия и физика липидов . 159 (2): 77–80. DOI : 10.1016 / j.chemphyslip.2009.03.006 . PMID 19477313 . 
  26. ^ a b c Шмидт, Юлиус (1955). Органическая химия . Лондон: Оливер и Бойд. С. 283–284.
  27. ^ Могхадас, Бабак; Солоук, Атефе; Садеги, Давуд (24.08.2020). «Разработка хитозановой мембраны с использованием нетоксичных сшивающих агентов для потенциальных применений для перевязки ран» . Полимерный бюллетень . DOI : 10.1007 / s00289-020-03352-8 . ISSN 1436-2449 . 
  28. ^ Bernthsen, A. (1922). Органическая химия . Лондон: Блэки и сын. п. 242.

Внешние ссылки [ править ]

  • Липидомический портал Структура База данных Дикарбоновые кислоты
  • Дейкстра, Альберт Дж. «Тривиальные названия жирных кислот - Часть 1» . lipidlibrary.aocs.org . Проверено 24 июня 2019 .