Διυδροξυακετόνη

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
Διυδροξυακετόνη
Dihydroxyacetone.png
Γενικά
Όνομα IUPAC 1,3-διυδροξυπροπανόνη
Άλλες ονομασίες Διυδροξυακετόνη
Γλυκερόνη
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος C3H6O3
Μοριακή μάζα 90,078 amu
Σύντομος
συντακτικός τύπος
HOCH2CH2OH
Συντομογραφίες DHA
Αριθμός CAS 96-26-4
SMILES O=C(CO)CO
Αριθμός EINECS 202-494-5
Αριθμός UN O10DDW6JOO
PubChem CID 670
ChemSpider ID 650
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης 63 (τουλάχιστον)
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης 80-91°C
Χημικές ιδιότητες
Η κατάσταση αναφοράς είναι η πρότυπη κατάσταση (25°C, 1 Atm)
εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά

Η διυδροξυακετόνη ή 1,3-διυδροξυπροπανόνη[1] ή γλυκερόνη (συντομογραφικά DHA: DiHydroxyAcetone), είναι η απλούστερη κετόζη και συγκεκριμένα μια «τριόζη»[2]. Χρησιμοποιείται συνήθως ως συστατικό αντιλιακών προϊόντων. Συχνά λαμβάνεται από φυτικές πηγές, όπως τα ζαχαρότευτλα και τα ζαχαροκάλαμα, αλλά και από ζύμωση της γλυκερίνης.

Δομή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Δεσμοί[3]
Δεσμός τύπος δεσμού ηλεκτρονική δομή Μήκος δεσμού Ιονισμός
C-H σ 2sp3-1s 109 pm 3% C- H+
O-H σ 2sp3-1s 96 pm 32% O- H+
C-O σ 2sp3-2sp3 150 pm 19% C+ O-
C=O σ 2sp2-2sp2 132 pm 19% C+ O-
π 2p-2p
C-C σ 2sp3-2sp2 151 pm
Στατιστικό ηλεκτρικό φορτίο[4]
O (COH) -0,51
O (C=O) -0,38
H (H-C) +0,03
C#1,#3 +0,13
H (H-O) +0,32
C#2 +0,38

Iσομέρεια[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με βάση το χημικό της τύπο, C3H6O3, έχει τα ακόλουθα (τουλάχιστον) σταθερά ισομερή θέσης:

  1. Κυκλοπροπανοτριόλη-1,2,3 (σε δύο (2) γεωμετρικά ισομερή).
  2. 2,3-διυδροξυπροπανάλη με σύντομο συντακτικό τύπο HOCH2CH(OH)CHO (σε δύο (2) οπτικά ισομερή).
  3. Μεθοξυδροξυαιθανάλη με σύντομο συντακτικό τύπο CH3OCH(OH)CHO (σε δύο (2) οπτικά ισομερή).
  4. (Υδροξυμεθοξυ)αιθανάλη με σύντομο συντακτικό τύπο ΗΟCH2OCH2CHO.
  5. 2-υδροξυπροπανικό οξύ ή γαλακτικό οξύ με σύντομο συντακτικό τύπο CH3CH(OH)COOH (σε δύο (2) οπτικά ισομερή).
  6. 3-υδροξυπροπανικό οξύ με σύντομο συντακτικό τύπο ΗΟCH2CH2COOH.
  7. Μεθοξυαιθανικό οξύ με σύντομο συντακτικό τύπο CH3OCH2COOH.
  8. Υδροξυαιθανικός μεθυλεστέρας με σύντομο συντακτικό τύπο ΗOCH2COOCH3.
  9. Αιθανικός υδροξυμεθυλεστέρας με σύντομο συντακτικό τύπο CH3COOCH2OH.
  10. Ανθρακικός αιθυλεστέρας με σύντομο συντακτικό τύπο HOCOOCH2CH3.
  11. Ανθρακικός διμεθυλεστέρας με σύντομο συντακτικό τύπο CH3OCOOCH3.
  12. Μεθανικός 1-υδροξυαιθυλεστέρας με σύντομο συντακτικό τύπο ΗCOOCH(OH)CH3 (σε δύο (2) οπτικά ισομερή).
  13. Mεθανικός 2-υδροξυαιθυλεστέρας με σύντομο συντακτικό τύπο ΗCOOCH2CH2OH.
  14. Μεθανικός μεθοξυμεθυλεστέρας με σύντομο συντακτικό τύπο ΗCOOCH2OCH3.
  15. Προπανικό υπεροξύ με σύντομο συντακτικό τύπο CH3CH2CO3H.
  16. 1,3-επιτριοξυπροπάνιο ή 1,2,3-τριοξάνιο.
  17. 1',2-επιδιοξυμεθοξυαιθάνιο ή 1,2,4-τριοξάνιο.
  18. Διμεθοξυ-1',1"-εποξυμεθάνιο ή 1,3,5-τριοξάνιο.
  19. 1,2-επιτριοξυαιθάνιο ή μεθυλο-1,2,3-τριοξολάνιο.
  20. 1,1'-επιδιοξυμεθοξυαιθάνιιο ή μεθυλο-1,2-4-τριοξολάνιο.
  21. 1,3-επιδιοξυπροπανόλη-1 ή 3-υδροξυ-1,2-διοξολάνιο.
  22. 1,3-επιδιοξυπροπανόλη-2 ή 4-υδροξυ-1,2-διοξολάνιο.
  23. 1,2'-εποξυαιθυλοξυμεθανόλη ή 3-υδροξυ-1,3-διοξολάνιο.
  24. 1',2-εποξυμεθυλοαιθανόλη ή 4-υδροξυ-1,3-διοξολάνιο.
  25. 1,1-επιτριοξυπροπάνιο ή αιθυλοτριοξετάνιο.
  26. 2,2-επιτριοξυπροπάνιο ή διμεθυλοτριοξετάνιο.
  27. 1,2-επιδιοξυπροπανόλη-2 ή 3-μεθυλο-3-υδροξυ-1,2-διοξετάνιο.
  28. 1,2-επιδιοξυπροπανόλη-1 ή 4-μεθυλο-3-υδροξυ-1,2-διοξετάνιο.
  29. 2,3-επιδιοξυπροπανόλη-1 ή υδροξυμεθυλο-1,2-διοξετάνιο.
  30. 1,2-επιδιοξυμεθοξυαιθάνιο ή μεθοξυ-1,2-διοξετάνιο.
  31. 1,1'-εποξυ-1-μεθοξυαιθανόλη ή 2-μεθυλο-2-υδροξυ-1,3-διοξετάνιο.
  32. Αιθοξυ-1,1'-εποξυμεθανόλη ή 4-μεθυλο-2-υδροξυ-1,3-διοξετάνιο.
  33. 1',2-εποξυ-2-μεθοξυαιθανόλη ή υδροξυμεθυλο-1,3-διοξετάνιο.
  34. Διμεθοξυ-1,1'-εποξυμεθάνιο ή μεθοξυ-1,3-διοξετάνιο.
  35. 1,3-εποξυπροπανοδιόλη-1,1 ή 2,2-διυδροξυοξετάνιο.
  36. 1,3-εποξυπροπανοδιόλη-1,2 ή 2,3-διυδροξυοξετάνιο.
  37. 1,3-εποξυπροπανοδιόλη-1,3 ή 2,4-διυδροξυοξετάνιο.
  38. 1,3-εποξυπροπανοδιόλη-2,2 ή 3,3-διυδροξυοξετάνιο.
  39. 1,1-επιδιοξυπροπανόλη-1 ή 1-αιθυλο-1-υδροξυδιοξιράνιο.
  40. 1,1-επιδιοξυπροπανόλη-2 ή (1-υδροξυαιθυλο)διοξιράνιο.
  41. 3,3-επιδιοξυπροπανόλη-1 ή (2-υδροξυαιθυλο)διοξιράνιο.
  42. 2,2-επιδιοξυπροπανόλη-1 ή μεθυλο(υδροξυμεθυλο)διοξιράνιο.
  43. 1,1-επιδιοξυ-1-μεθοξυαιθάνιο ή μεθοξυμεθυλοδιοξιράνιο.
  44. 1,2-εποξυπροπανοδιόλη-1,1 ή 2,2-διυδροξυοξιράνιο.
  45. 1,2-εποξυπροπανοδιόλη-1,2 ή 2,3-διυδροξυοξιράνιο.
  46. 2,3-εποξυπροπανοδιόλη-1,2 ή 1-υδροξυ-1-υδροξυμεθυλοοξιράνιο.
  47. 1,2-εποξυπροπανοδιόλη-1,3 ή 1-υδροξυ-2-υδροξυμεθυλοοξιράνιο.
  48. 1,2-εποξυ-1-μεθοξυαιθανόλη ή 1-μεθοξυ-1-υδροξυοξιράνιο.
  49. 1,2-εποξυ-2-μεθοξυαιθανόλη ή 2-μεθοξυ-1-υδροξυοξιράνιο.
  50. 2,3-εποξυπροπανοδιόλη-1,1 ή διυδροξυμεθυλοξιράνιο.

Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με μερική οξείδωση γλυκερίνης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με μερική οξείδωση γλυκερίνης, με σχετικά ήπια οξειδωτικά μέσα, όπως το τριοξείδιο του χρωμίου ή υπεροξείδιο του υδρογόνου, με χρήση αλάτων σιδήρου ως καταλύτη, παράγεται και η ισομερής γλυκεριναλδεΰδη[5]:


\mathrm{3HOCH_2CH(OH)CH_2OH + 2CrO_3 \xrightarrow{} 3xHOCH_2CH(OH)CHO + 3(1-x) HOCH_2COCH_2OH + Cr_2O_3 + 3H_2O}

Διυδροξυλίωση προπιν-2-όλης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η διυδροξυλίωση προπιν-2-όλης, αντιστοιχεί σε προσθήκη H2O2[6]:

Επίδραση καρβονικού οξέος και υπεροξείδιου του υδρογόνου:

\mathrm{
HC \equiv CCH_2OH + H_2O_2 \xrightarrow{RCOOH} HOCH=C(OH)CH_2OH \xrightarrow{} HOCH_2COCH_2OH}

Βιοχημικός ρόλος[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η φωσφοδιυδροξυακετόνη (DHAP, δηλαδή ο μονοφωσφορικός εστέρας της διυδροξυακετόνης) παίρνει μέρος στη γλυκόλυση και ως ενδιάμεσο προϊόν στο μεταβολισμό της φρουκτόζης.

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Αναγωγή προς γλυκερίνη[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Μπορεί να αναχθεί προς γλυκερίνη με τις ακόλουθες μεθόδους[7]

1. Με λιθιοαργιλιοϋδρίδιο (LiAlH4):


\mathrm{4HOCH_2COCH_2OH + LiAlH_4 + 2H_2O \xrightarrow{} 4HOCH_2CH(OH)CH_2OH + LiAlO_2}

2. Με καταλυτική υδρογόνωση:


\mathrm{HOCH_2COCH_2OH + H_2 \xrightarrow{Ni \; \acute{\eta} \;  Pd \; \acute{\eta} \; Pt} HOCH_2CH(OH)CH_2OH }

Αναγωγή προς προπανοδιόλη-1,3[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Μπορεί να αναχθεί προς προπανοδιόλη-1,3 με την αντίδραση Clemensen[8]


\mathrm{HOCH_2COCH_2OH + 2Zn + 2HCl \xrightarrow{} HOCH_2CH_2CH_2OH + ZnO + ZnCl_2 }

Αντιδράσεις με αζωτούχες ενώσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Αντιδρά με αρκετά είδη αζωτούχων ενώσεων του γενικού τύπου NH2A, όπου το A μπορεί να είναι υδρογόνο, αλκύλιο, υδροξύλιο, αμινοξάδα και διάφορα άλλα. Με βάση το γενικό τύπο η γενική αντίδραση είναι η ακόλουθη[9]:


\mathrm{HOCH_2COCH_2OH + NH_2A  \xrightarrow{} HOCH_2C(=NA)CH_2OH + H_2O}

  • Μερικά σχετικά παραδείγματα αμέσως παρακάτω:

1. Με αμμωνία παράγεται 2-ιμινοπροπανοδιόλη-1,3. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = H:


\mathrm{HOCH_2COCH_2OH + NH_3  \xrightarrow{} HOCH_2C(=NH)CH_2OH + H_2O}

2. Με πρωτοταγείς αμίνες (RNH2) παράγεται 2-(αλκυλιμινο)προπανοδιόλη-1,3. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = R:


\mathrm{HOCH_2COCH_2OH + RNH_2 \xrightarrow{} HOCH_2C(=NR)CH_2OH + H_2O}

3. Με υδροξυλαμίνη παράγεται 2-(υδροξυλιμινο)προπανοδιόλη-1,3. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = OH:


\mathrm{CH_3COCH_3 + NH_2OH \xrightarrow{} HOCH_2C(=NOH)CH_2OH + H_2O}

4. Με υδραζίνη παράγεται αρχικά 2-υδραζοπροπανοδιόλη-1,3 και με περίσσεια προπανάλης (δι((υδροξυμεθυλο)μεθυλενο)υδραζόνη. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = NH2:


\mathrm{HOCH_2COCH_2OH + NH_2NH_2  \xrightarrow{-H_2O} (HOCH_2C(=NHNH_2)CH_2OH \xrightarrow{+HOCH_2COCH_2OH} (HOCH_2)_2C=NN=C(CH_2OH)_2}

5. Με φαινυλυδραζίνη παράγεαι 2-(φαινυλυδραζο)προπανοδιόλη-1,3. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = NHPh::


\mathrm{HOCH_2COCH_2OH + NH_2NHPh  \xrightarrow{} HOCH_2C(NHNHPh)CH_2OH + H_2O}

6. Με υδραζινομεθαναμίδιο παράγεται ((δι(υδροξυμεθυλο)μεθυλενο)υδραζο)μεθαναμίδιο. Προκύπτει από την παραπάνω γενική με A = NCONH2:


\mathrm{HOCH_2COCH_2OH + H_2NNHCONH_2  \xrightarrow{} HOCH_2C(=NHNHCONH_2)CH_2OH + H_2O}

Συμπύκνωση με «ενεργές» μεθυλενομάδες[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με την επίδραση «ενεργών» μεθυλενομάδων, δηλαδή ενώσεων του γενικού τύπου XCH2Y, όπου X,Y ηλεκτραρνητικές ομάδες όπως π.χ. κυανομάδα (CN), καρβαλκοξυομάδα (COOR), έχουμε την αντίδραση Knoevenagel[10]:


\mathrm{HOCH_2COCH_2OH + XCH_2Y \xrightarrow{OH^-} (HOCH_2)_2C=C(X)Y + H_2O }

Αναφορές και σημειώσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Τυπικά θα ήταν 1,3-διυδροξυπροπανόνη-2, αλλά ο αριθμός θέσης 2 για την κετομάδα είναι πλεονασμός εδώ, γιατί αν πήγαινε σε άλλη θέση σχηματίζεται η ισομερής γλυκεριναλδεΰδη. Οι αριθμοί θέσης των υδροξυλομάδων, όμως, χρειάζονται, γιατί ναι μεν είναι η μοναδική σταθερή διυδροξυπροπανόνη, αλλά υπάρχει η ασταθής 1,1-διυδροξυπροπανόνη, που είναι η ασταθής ενυδατωμένη μορφή της 3-υδροξυοξοπροπανάλης.
  2. Σάκχαρο με τρία (3) άτομα άνθρακα.
  3. Τα δεδομένα προέρχονται εν μέρει από το «Table of periodic properties of thw Ellements», Sagrent-Welch Scientidic Company και Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, Σελ. 34.
  4. Υπολογισμένο βάση του ιονισμού από τον παραπάνω πίνακα
  5. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.216, §9.2.2.
  6. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 157, §6.8.9.
  7. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.218, §9.5.2.
  8. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.152, §6.2.6β.
  9. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.218-219, §9.5.6.
  10. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.219, §9.5.9.

Πηγές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Γ. Βάρβογλη, Ν. Αλεξάνδρου, Οργανική Χημεία, Αθήνα 1972
  • Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991
  • SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999
  • Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982
  • Δημήτριου Ν. Νικολαΐδη: Ειδικά μαθήματα Οργανικής Χημείας, Θεσσαλονίκη 1983.
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Dihydroxyacetone της Αγγλικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).