Οξαιθανικό οξύ

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
Οξαιθανικό οξύ
Glyoxylic acid.png
Glyoxylic-acid-3D-balls.png
Γενικά
Όνομα IUPAC Οξαιθανικό οξύ
Άλλες ονομασίες Γλυοξυλικό οξύ
Οξοξικό οξύ
Φορμυλομεθανικό οξύ
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος C2H2O3
Μοριακή μάζα 74,04 amu
Σύντομος
συντακτικός τύπος
HCOCOOH
Αριθμός CAS 298-12-4
SMILES C(=O)C(=O)O
InChI 1S/C2H2O3/c3-1-2(4)5/h1H,(H,4,5)
PubChem CID 760
ChemSpider ID 740
Ισομέρεια
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης 80°C
Σημείο βρασμού 111°C
Πυκνότητα 1.384 kg/m³
Χημικές ιδιότητες
pKa 3,18
3,32
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες (25°C, 100 kPa).

Το οξαιθανικό οξύ[1] (αγγλικά oxoethanoic acid) είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα, υδρογόνο και οξυγόνο, με μοριακό τύπο C2H2O3, αν και συνηθέστερα παριστάνεται (με τον ημισυντακτικό του τύπο) ως HCOCOOH. Μαζί με το αιθανικό οξύ (CH3COOH), τα αλαιθανικά οξέα (XCH2COOH, CHX2COOH και CX3COOH), το υδροξυαιθανικό οξύ (HOCH2COOH) και το οξαλικό οξύ (HOOCCOOH), το οξαιθανικό οξύ είναι ένα από τα C2 καρβοξυλικά οξέα[2]. Πιο συγκεκριμένα, ανήκει στα αλδεϋδοξέα.

Το χημικά καθαρό οξαιθανικό οξύ, στις «κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος», δηλαδή σε θερμοκρασία 25°C και υπό πίεση 1 atm, είναι άχρωμο στερεό, που υπάρχει στη φύση και είναι χρήσιμο βιομηχανικά.

Δομή και ονοματολογία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το οξαιθανικο οξύ συνήθως (τυπικά) περιγράφεται με το χημικό τύπο HCOCOOH, που δείχνει σαφώς ότι περιέχει μια αλδεϋδομάδα (HCO-). Στην πραγματικότητα, όμως, δεν έχει παρατηρηθεί να βρίσκεται στην παραπάνω δομή ούτε όταν το οξαιθανικό οξύ βρίσκεται σε διάλυμα, αλλά ούτε και όταν βρίσκεται στην χημικά καθαρή στερεή της μορφή. Γενικότερα, οι αλδεΰδες με γειτονικές στην αλδεϋδομάδα τους ηλεκτρονιόφιλες ομάδες (όπως και η καρβοξυλομάδα) συχνά υπάρχουν κατά κύριο λόγο στην μορφή των υδριτών τους. Έτσι, ο πραγματικός μοριακός τύπος για το οξαιθανικό οξύ είναι (HO)2CHCOOH, που αντιστοιχεί στη συστηματική ονομασία διυδροξυαιθανικό οξύ. Αυτό το διυδροξυοξύ βρίσκεται σε χημική ισορροπία με τη διμερική ημιακεταλική του μορφή, όταν το οξαιθανικό οξύ βρίσκεται σε μορφή διαλύματος[3]. H σταθερά του νόμου του Χενρύ (Henry's law constant) για το οξαιθανικό οξύ είναι KH = 1,09 · 104 · exp[(4 · 104/R) · (1/T - 1/298)][4]:

Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η ένωση σχηματίζεται με οργανική οξείδωση γλυοξάλης (HCOCHO) με καυτό νιτρικό οξύ (HNO3):

Το κύριο παραπροϊόν αυτής της μεθόδου είναι το οξαλικό οξύ:

Ωστόσο, αυτή η αντίδραση είναι πολύ εξώθερμη και είναι επιρεπής σε θερμική εκτροπή. Η οζονόλυση μηλεϊκού οξέος (HO2CCH=CHCO2H) είναι επίσης αποτελεσματική για την παραγωγή οξαιθανικού οξέος:[5]

Ιστορικά, η πρώτη παραγωγή οξαιθανικού οξέος έγινε ηλεκτροσυνθετικά:[6][7]

GlyoxalicAcidElectrosyn.png

Σύμφωνα με αυτήν την οργανική ηλεκτροσύνθεση, για την πραραγωγή οξαιθανικού οξέος χρησιμοποιούνται άνοδοι από διοξείδιο του μολύβδου (PbO2) και (ένυδρο διάλυμα) θειικού οξέος (H2SO4), ως ηλεκτρολύτης.[8]

Η συζυγής βάση του γλυοξυλικού οξέος είναι γνωστή ως γλυκοξυλικό ανιόν (OCHCOO-) και είναι η μορφή στην οποία βρίσκεται το οξαιθανικό οξύ σε υδατικό της διάλυμα με ουδέτερο (και πάνω) pH. Το ανιόν αυτό είναι παραπροϊόν της διεργασίας αμίδωσης κατά τη βιοσύνθεση αρκετών αμιδομένων πεπτιδίων.

Βιολογικός ρόλος[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το γλυοξυλικό οξύ είναι ένα ενδιάμεσο του (ομώνυμου) γλυοξυλικού κύκλου, που επιτρέπει σε οργανισμούς, όπως τα βακτήρια,[9] τους μύκητες και τα φυτά[10] να μετατρέπουν λιπαρά οξέα σε σάκχαρα. Ο γλυοξιλικός κύκλος είναι επίσης σημαντικός για την επαγωγή των φυτικών αμυντικών μηχανισμών ως απάντηση σε (προσβολή από) μήκυτες.[11] Ο γλυοξιλικός κύκλος ξεκινά με ενεργοποίηση της ισοκιτρικής λυάσης, ενός ενζύμου που μετατρέπει ισοκιτρικά ανιόντα σε γλυοξιλικά και ηλεκτρικά ανιόντα. Έρευνα έχει γίνει για να αξιοποιηθεί αυτή η μεταβολική οδός σε μια ποικιλία από εφαρμογές, όπως η βιοσύνθεση ηλεκτρικών ανιόντων.[12]

Στον ανθρώπινο οργανισμό[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Στον ανθρώπινο οργανισμό τα γλυοξιλικά ανιόντα παράγονται μέσω δύο (2) μεταβολικών οδών:

  1. Μέσω της οξείδωσης γλυκολικών σε υπεροξειδοσώματα.
  2. Μέσω καταβολισμού της υδροξυπρολίνης σε μιτοχόνδρια.[13]

Στα υπεροξειδοσώματα, τα γλυοξυλικά ανιόντα μετατρέπονται σε γλυκίνη, με αλανινογλυοξυλική τρανσαμινάση #1, ή σε οξαλικά ανιόντα με τη γλυκολική οξειδάση. Στα μιτοχόνδρια, τα γλυοξυλικά ανιόντα μετατρέπονται (επίσης) σε γλυκίνη, αλλά με αλανινογλυοξυλική τρανσαμινάση #2, ή σε γλυκολικά ανιόντα, με τη γλυκολική αναγωγάση. Μια μικρή ποσότητα γλυοξυλικών ανιόντων μετατρέπονται σε οξαλικά ανιόντα μέσω της κυτταροπλασμικής γαλακτικής δεϋδρογονάσης.[14]

Μεταβολισμός οξαλικών και γλυοξυλικών ανιόντων σε ηπατοκύτταρα: 1. AGT1 και AGT2: αλανινογλυοξυλικές τρανσαμινάσες #1 και #2, αντιστοίχως. 2. GO: Γλυοξυλική οξειδάση. 3. GR: Γλυοξυλική αναγωγάση. 4. HKGA: 4-υδροξυ-2-κετογλουταρική λυάση. 5. LDH: Γαλακτική δεϋδρογονάση.

Πηγές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Ν. Αλεξάνδρου, Γενική Οργανική Χημεία, ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 1985
  • 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
  • Πολυχρόνη Σ. Καραγκιοζίδη: Ονοματολογία οργανικών ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1991, Έκδοση Β΄.
  • Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροκυκλικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985, Έκδοση Β΄.
  • Δ. Νικολαΐδη: Ειδικά κεφάλαια Οργανικής Χημεία, Θεσσαλονίκη 1983.

Aναφορές και σημειώσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Για εναλλακτικές ονομασίες δείτε τον πίνακα πληροφοριών.
  2. Για την ακρίβεια υπάρχουν και μερικά άλλα C2 καρβοξυλικά οξέα.
  3. Georges Mattioda and Yani Christidis “Glyoxylic Acid” Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2002, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a12_495
  4. Ip, H. S. Simon; Huang, X. H. Hilda; Yu, Jian Zhen. "Effective Henry's law constants of glyoxal, glyoxylic acid, and glycolic acid". Geophysical Research Letters 36 (1). doi:10.1029/2008GL036212.
  5. Georges Mattioda and Yani Christidis “Glyoxylic Acid” Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2002, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a12_495
  6. Tafel, Julius; Friedrichs, Gustav (1904). «Elektrolytische Reduction von Carbonsäuren und Carbonsäureestern in schwefelsaurer Lösung». Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft 37 (3): 3187–3191. doi:10.1002/cber.190403703116. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cber.190403703116/abstract. Ανακτήθηκε στις 19 December 2013. 
  7. Cohen, Julius (1920). Practical Organic Chemistry 2nd Ed.. London: Macmillan and Co. Limited, σελ. 102–104. http://www.sciencemadness.org/library/books/practical_organic_chemistry.pdf. 
  8. François Cardarelli (2008). Materials Handbook: A Concise Desktop Reference. Springer, σελ. 574. ISBN 1-84628-668-9. https://books.google.com/books?id=ArsfQZig_9AC&pg=PA573. 
  9. Holms WH (1987). «Control of flux through the citric acid cycle and the glyoxylate bypass in Escherichia coli». Biochem Soc Symp. 54: 17–31. PMID 3332993. 
  10. «Lipid mobilization and gluconeogenesis in plants: do glyoxylate cycle enzyme activities constitute a real cycle? A hypothesis». Biol. Chem. 378 (8): 803–813. 1997. PMID 9377475. 
  11. Dubey, Mukesh K.; Broberg, Anders; Sooriyaarachchi, Sanjeewani; Ubhayasekera, Wimal; Jensen, Dan Funck; Karlsson, Magnus (2013-09). «The glyoxylate cycle is involved in pleotropic phenotypes, antagonism and induction of plant defence responses in the fungal biocontrol agent Trichoderma atroviride». Fungal Genetics and Biology 58–59: 33–41. doi:10.1016/j.fgb.2013.06.008. ISSN 1087-1845. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1087184513001217. Ανακτήθηκε στις 2017-03-09. 
  12. Zhu, Li-Wen; Li, Xiao-Hong; Zhang, Lei; Li, Hong-Mei; Liu, Jian-Hua; Yuan, Zhan-Peng; Chen, Tao; Tang, Ya-Jie (2013-11). «Activation of glyoxylate pathway without the activation of its related gene in succinate-producing engineered Escherichia coli». Metabolic Engineering 20: 9–19. doi:10.1016/j.ymben.2013.07.004. ISSN 1096-7176. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1096717613000682. Ανακτήθηκε στις 2017-03-09. 
  13. Belostotsky, Ruth; Pitt, James Jonathon; Frishberg, Yaacov (2012-12-01). «Primary hyperoxaluria type III—a model for studying perturbations in glyoxylate metabolism». Journal of Molecular Medicine 90 (12): 1497–1504. doi:10.1007/s00109-012-0930-z. ISSN 0946-2716. https://link.springer.com/article/10.1007/s00109-012-0930-z. Ανακτήθηκε στις 2017-03-09. 
  14. Schnedler, Nina; Burckhardt, Gerhard; Burckhardt, Birgitta C. (2011-03). «Glyoxylate is a substrate of the sulfate-oxalate exchanger, sat-1, and increases its expression in HepG2 cells». Journal of Hepatology 54 (3): 513–520. doi:10.1016/j.jhep.2010.07.036. ISSN 0168-8278. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168827810008287. Ανακτήθηκε στις 2017-03-09. 
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Glyoxylic acid της Αγγλικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).