Ακετοξικό οξύ

Ακετοξικό οξύ

Ονόματα
ΠροτιμώμενοΌνομαIUPAC 3-Οξοβουτανοϊκό οξύ
ΣυστηματικήΟνοματολογίαIUPAC 3-Οξοβουτυρικό οξύ
ΆλλαΟνόματα Ακετοξικό οξύ Διοξικό οξύ Ακετυλοξικό οξύ Ακετονοκαρβοξυλικό οξύ
Αναγνωριστικά
Αριθμός CAS	541-50-4 Y
ChEBI	CHEBI:15344 Y
ChEMBL	ChEMBL1230762 N
ChemSpider	94 Y
DrugBank	DB01762 N
InChI InChI=1S/C4H6O3/c1-3(5)2-4(6)7/h2H2,1H3,(H,6,7) Y Key: WDJHALXBUFZDSR-UHFFFAOYSA-N Y InChI=1/C4H6O3/c1-3(5)2-4(6)7/h2H2,1H3,(H,6,7) Key: WDJHALXBUFZDSR-UHFFFAOYAH
Jmol 3Δ Πρότυπο	Image
KEGG	C00164 Y
PubChem	96
SMILES O=C(C)CC(=O)O
UNII	4ZI204Y1MC Y
CompTox Dashboard (EPA)	DTXSID00202441
Ιδιότητες
Χημικός τύπος	C4H6O3
Μοριακή μάζα	102,09 g·mol−1
Εμφάνιση	Άχρωμο, ελαιώδες υγρό
Σημείο τήξης	365 °C (689 °F; 638 K)
Σημείο βρασμού	Αποσυντίθεται
Διαλυτότητα στο νερό	Διαλυτό
Διαλυτότητα σε οργανικοί διαλύτες	Διαλυτό σε αιθανόλη, αιθέρα
Οξύτητα (pKa)	3,58
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες (25°C, 100 kPa).
N (verify) Τι είναι Y/N?)
Infobox references

Το ακετοξικό οξύ (Acetoacetic acid) (όνομα IUPAC: 3-οξοβουτανοϊκό οξύ (3-oxobutanoic acid)), επίσης γνωστό ως ακετονοκαρβοξυλικό οξύ (acetonecarboxylic acid), ή διοξικό οξύ (diacetic acid) είναι η οργανική ένωση με τον τύπο CH₃COCH₂COOH. Είναι το απλούστερο β-κετοξύ, και όπως άλλα μέλη αυτής της κατηγορίας, είναι ασταθές. Ο μεθυλακετοξικός εστέρας και ο αιθυλακετοξικός εστέρας , που είναι αρκετά σταθεροί, παράγονται σε μεγάλη κλίμακα βιομηχανικά ως πρόδρομες χρωστικές ουσίες. Το ακετοξικό οξύ είναι ένα ασθενές οξύ.

Βιοχημεία

Κάτω από τυπικές φυσιολογικές συνθήκες, το ακετοξικό οξύ υπάρχει ως συζυγής βάση των ακετοξικών:

AcCH₂CO₂H → AcCH₂CO−2 + H⁺

Το αδέσμευτο ακετοξικό παράγεται κυρίως από τα μιτοχόνδρια στο ήπαρ από τον θειοεστέρα του με το συνένζυμο Α (CoA):

AcCH₂C(O)−CoA + OH⁻ → AcCH₂CO−2 + H−CoA

Το ίδιο το ακετοξικό-CoA σχηματίζεται με τρεις τρόπους:

• Από το 3-υδροξυ-3-μεθυλγλουταρυλικό συνένζυμο Α απελευθερώνει ακετυλο CoA και ακετοξικό:

  ⁻O₂CCH₂−C(Me)(OH)−CH₂C(O)−CoA → ⁻O₂CCH₂−Ac + Ac−CoA

• Από το ακετοακετυλο-CoA μπορεί να προέρχεται από τη βήτα οξείδωση του βουτυρυλο-CoA:

  Et−CH₂C(O)−CoA + 2NAD⁺ + H₂O + FAD → Ac−CH₂C(O)−CoA + 2NADH + FADH₂

• Από τη συμπύκνωση ενός ζεύγους μορίων ακετυλο CoA με κατάλυση από θειολάση (thiolase).

  2Ac−CoA → AcCH₂C(O)−CoA + H−CoA

Στα θηλαστικά, το ακετοξικό που παράγεται στο ήπαρ (μαζί με τα άλλα δύο κετονοσώματα) απελευθερώνεται στην κυκλοφορία του αίματος ως πηγή ενέργειας κατά τη διάρκεια περιόδων νηστείας, άσκησης ή ως αποτέλεσμα σακχαρώδους διαβήτη τύπου 1. Πρώτα, μια ομάδα CoA μεταφέρεται ενζυματικά σε αυτήν από το ηλεκτρυλο CoA (succinyl CoA), μετατρέποντάς το ξανά σε ακετοακετυλο CoA. Αυτό στη συνέχεια διασπάται σε δύο μόρια ακετυλο CoA από τη θειολάση, και αυτά στη συνέχεια εισέρχονται στον κύκλο του κιτρικού οξέος. Ο καρδιακός μυς και ο νεφρικός φλοιός προτιμούν το ακετοξικό έναντι της γλυκόζης. Ο εγκέφαλος χρησιμοποιεί ακετοξικό όταν τα επίπεδα γλυκόζης είναι χαμηλά λόγω νηστείας ή διαβήτη.

Σύνθεση και ιδιότητες

Το ακετοξικό οξύ μπορεί να παρασκευαστεί με την υδρόλυση του δικετενίου (diketene). Οι εστέρες του παράγονται ανάλόγα μέσω αντιδράσεων μεταξύ δικετενίου και αλκοολών, και το ακετοξικό οξύ μπορεί να παρασκευαστεί με την υδρόλυση αυτών των ειδών. Γενικά, το ακετοξικό οξύ παράγεται στους 0°C και χρησιμοποιείται άμεσα επιτόπου. Αποσυντίθεται με μέτρια ταχύτητα αντίδρασης (reaction rate) σε ακετόνη και διοξείδιο του άνθρακα:

CH₃C(O)CH₂CO₂H → CH₃C(O)CH₃ + CO₂

Η όξινη μορφή έχει χρόνο ημιζωής 140 λεπτά στους 37°C στο νερό, ενώ η βασική μορφή (το ανιόν) έχει χρόνο ημιζωής 130 ώρες. Δηλαδή, αντιδρά περίπου 55 φορές πιο αργά. Η αντίστοιχη αποκαρβοξυλίωση του τριφθοροακετοξικού χρησιμοποιείται για την παρασκευή τριφθοροακετόνης:

CF₃C(O)CH₂CO₂H → CF₃C(O)CH₃ + CO₂

Είναι ένα ασθενές οξύ (όπως τα περισσότερα αλκυλοκαρβοξυλικά οξέα), με pK_a 3,58. Το ακετοξικό οξύ εμφανίζει ταυτομέρεια κετο-ενόλης, με τη μορφή ενόλης να σταθεροποιείται μερικώς με εκτεταμένη σύζευξη και ενδομοριακό δεσμό Η. Η ισορροπία εξαρτάται έντονα από τον διαλύτη. με την κετονομορφή να κυριαρχεί στους πολικούς διαλύτες (98% στο νερό) και την ενολική μορφή να αντιπροσωπεύει το 25-49% του υλικού σε μη πολικούς διαλύτες.

Εφαρμογές

Η χρωστική Yellow 16 είναι μια τυπική βαφή που περιέχει την ομάδα ακετοακετυλίου

Οι ακετοξικοί εστέρες χρησιμοποιούνται για την αντίδραση ακετοακετυλίωσης, η οποία χρησιμοποιείται ευρέως στην παραγωγή κίτρινων αρυλιδίων (arylide yellows) και διαρυλιδικών βαφών. Αν και οι εστέρες μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε αυτήν την αντίδραση, το δικετένιο επίσης αντιδρά με αλκοόλες και αμίνες για να σχηματίσει τα αντίστοιχα παράγωγα ακετοοξικού οξέος σε μια διαδικασία που ονομάζεται ακετοακετυλίωση (acetoacetylation). Ένα παράδειγμα είναι η αντίδραση με 4-αμινοινδάνιο:

Ανίχνευση

Το ακετοξικό οξύ μετράται στα ούρα των ατόμων με διαβήτη για να ελεγχθεί για κετοξέωση (ketoacidosis) και για την παρακολούθηση ατόμων που ακολουθούν κετογονική δίαιτα ή δίαιτα χαμηλής περιεκτικότητας σε υδατάνθρακες (low-carbohydrate diet). Αυτό γίνεται χρησιμοποιώντας ταινίες επικαλυμμένους με νιτροπρωσσικά ή παρόμοια αντιδραστήρια. Τα νιτροπρωσσικά αλλάζουν από ροζ σε βιολετί παρουσία ακετοξικών, της συζυγούς βάσης του ακετοξικού οξέος, και η αλλαγή χρώματος βαθμολογείται με το μάτι. Η εξέταση δεν μετράει το β-υδροξυβουτυρικό, την πιο άφθονη κετόνη στο σώμα. Κατά τη διάρκεια της θεραπείας της κετοξέωσης, το β-υδροξυβουτυρικό μετατρέπεται σε ακετοξικό, επομένως η εξέταση δεν είναι χρήσιμη μετά την έναρξη της θεραπείας και μπορεί να είναι ψευδώς χαμηλή κατά τη διάγνωση. Παρόμοιες εξετάσεις χρησιμοποιούνται σε αγελάδες γαλακτοπαραγωγής για τον έλεγχο της κέτωσης (ketosis).