Глиоксиловая кислота

редактировать
Глиоксиловая кислота
Скелетная формула глиоксиловой кислоты
Модель глиоксиловой кислоты, заполняющая пространство
Имена
Предпочтительное название IUPAC Оксоуксусная кислота
Систематическое название IUPAC Оксоэтановая кислота кислота
Другие названия Глиоксиловая кислота. 2-оксоуксусная кислота. Формилмуравьиная кислота
Идентификаторы
Номер CAS
3D-модель (JSmol )
ChEBI
ChEMBL
  • ChEMBL1162545
ChemSpider
DrugBank
ECHA InfoCard 100.005.508 Измените это в Викиданных
KEGG
PubChem CID
UNII
CompTox Dashboard (EPA )
InChI
УЛЫБКА
Свойства
Химическая формула C2H2O3
Молярная масса 74,035 г · моль
Плотность 1,384 г / мл
Температура плавления 80 ° C (176 ° F; 353 K)
Точка кипения 111 ° C (23 2 ° F; 384 K)
Кислотность (pK a)3,18, 3,32
Родственные соединения
Другие анионы глиоксилат
Родственные карбоновые кислоты муравьиная кислота. уксусная кислота. гликолевая кислота. щавелевая кислота. пропионовая кислота. пировиноградная кислота
Родственные соединенияацетальдегид. глиоксаль. гликолевый альдегид
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☑ Y (что такое ?)
Ссылки на инфобокс

Глиоксиловая кислота или оксоуксусная кислота представляет собой органическое соединение. Вместе с уксусной кислотой, гликолевой кислотой и щавелевая кислота, глиоксиловая кислота является одной из C 2карбоновых кислот. Это бесцветное твердое вещество, которое встречается в природе и используется в промышленности.

Содержание

  • 1 Структура и номенклатура
  • 2 Препараты
  • 3 Биологическая роль
    • 3.1 У людей
    • 3.2 У растений
  • 4 Актуальность болезни
    • 4.1 Диабет
    • 4.2 Нефролитиаз
  • 5 Реакции и u ses
    • 5.1 Производные фенола
    • 5.2 Реакция Гопкинса Коула
    • 5.3 Химия окружающей среды
  • 6 Безопасность
  • 7 Ссылки

Структура и номенклатура

Хотя структура глиоксиловой кислоты описана поскольку он имеет альдегидную функциональную группу, альдегид является лишь второстепенным компонентом формы, наиболее распространенной в некоторых ситуациях. Вместо этого он часто существует в виде гидрата или циклического димера. Например, в присутствии воды карбонил быстро превращается в геминальный диол (описываемый как «моногидрат»). константа равновесия (K) равна 300 для образования дигидроксиуксусной кислоты при комнатной температуре:

Глиоксиловая кислота hydration.png

В растворе моногидрат находится в равновесии с димерной формой полуацеталя :

Димеризация гидрата глиоксиловой кислоты.png

В отдельности альдегидная структура имеет в качестве основного конформера циклическую водородно-связанную структуру с альдегидным карбонилом в непосредственной близости от карбоксильной водородной группы:

Глиоксиловая кислота H-bonded.png

Константа закона Генри глиоксиловой кислоты равна K H = 1,09 × 10 × exp [(40,0 × 10 / R) × (1 / T - 1/298)].

Препараты

основание конъюгата глиоксиловой кислоты известно как глиоксилат и представляет собой форму, в которой соединение существует в растворе при нейтральном pH. Глиоксилат является побочным продуктом процесса амидирования при биосинтезе нескольких амидированных пептидов.

. По историческим данным, глиоксиловая кислота была получена из щавелевой кислоты электросинтетически : в органическом синтезе, катоды из диоксида свинца применялись для получения глиоксиловой кислоты из щавелевой кислоты в сернокислотном электролите.

GlyoxalicAcidElectrosyn.png

Горячая азотная кислота может окислять глиоксаль в глиоксил; однако эта реакция очень экзотермична и склонна к неуправляемому нагреву. Кроме того, основным побочным продуктом является щавелевая кислота.

Также эффективен озонолиз малеиновой кислоты.

Биологическая роль

Глиоксилат является промежуточным звеном глиоксилатный цикл, который позволяет организмам, таким как бактерии, грибы и растения, преобразовывать жирные кислоты в углеводы. Глиоксилатный цикл также важен для индукции защитных механизмов растений в ответ на грибки. Глиоксилатный цикл инициируется активностью изоцитратлиазы, которая превращает изоцитрат в глиоксилат и сукцинат. Проводятся исследования, чтобы использовать этот путь для различных целей, таких как биосинтез сукцината.

У людей

Глиоксилат продуцируется двумя путями: через окисление гликолата в пероксисомах. или через катаболизм гидроксипролина в митохондриях. В пероксисомах глиоксилат превращается в глицин с помощью AGT1 или в оксалат с помощью гликолатоксидазы. В митохондриях глиоксилат превращается в глицин с помощью AGT2 или в гликолят с помощью гликолатредуктазы. Небольшое количество глиоксилата превращается в оксалат цитоплазматической лактатдегидрогеназой.

Метаболизм оксалата и глиоксилата в гепатоцитах. AGT1 и 2, аланин: глиоксилатаминотрансферазы 1 и 2; ГО, гликолатоксидаза; GR, глиоксилатредуктаза; HKGA, 4-гидрокси-2-кетоглутаратлиаза; ЛДГ, лактатдегидрогеназа

У растений

Помимо того, что он является промежуточным звеном в пути глиоксилата, глиоксилат также является важным промежуточным продуктом в пути фотодыхания. Фотодыхание является результатом побочной реакции Rubisco с O 2 вместо CO 2. Хотя поначалу считалось пустой тратой энергии и ресурсов, было показано, что фотодыхание является важным методом регенерации углерода и CO 2, удаления токсичного фосфогликолата и запуска защитных механизмов. При фотодыхании глиоксилат превращается из гликолата в результате активности гликолатоксидазы в пероксисоме. Затем он превращается в глицин посредством параллельных действий SGAT и GGAT, который затем транспортируется в митохондрии. Также сообщалось, что комплекс пируватдегидрогеназы может играть роль в метаболизме гликолата и глиоксилата.

Базовый обзор фотодыхания у Arabidopsis. GGAT, глиоксилат: глутамат аминотрансфераза; GLYK, глицераткиназа; ГО, гликолатоксидаза; HPR, гидроксипируватредуктаза; PGLP, фосфогликолят фосфатаза; Рубиско, карбоксилаза / оксигеназа RuBP; SGAT, серин: глиоксилатаминотрансфераза; SHM, серингидроксиметилтрансфераза

Актуальность заболевания

Диабет

Глиоксилат считается потенциальным ранним маркером диабета типа II. Одним из ключевых условий патологии диабета является продукция конечных продуктов гликирования (AGE), вызванная гипергликемией. AGE могут привести к дальнейшим осложнениям диабета, таким как повреждение тканей и сердечно-сосудистые заболевания. Обычно они образуются из реакционноспособных альдегидов, таких как те, что присутствуют в восстанавливающих сахарах и альфа-оксоальдегидах. В исследовании было обнаружено, что уровни глиоксилата значительно повышены у пациентов, у которых позже был диагностирован диабет II типа. Повышенные уровни обнаруживались иногда за три года до постановки диагноза, что свидетельствует о потенциальной роли глиоксилата как раннего прогностического маркера.

Нефролитиаз

Глиоксилат участвует в развитии гипероксалурии, ключевой причины нефролитиаза (обычно известного как камни в почках). Глиоксилат является как субстратом, так и индуктором транспортера сульфат-аниона-1 (sat-1), гена, ответственного за транспорт оксалата, что позволяет ему увеличивать экспрессию мРНК sat-1 и, как следствие, отток оксалата из клетки. Повышенное высвобождение оксалата способствует накоплению оксалата кальция в моче и, таким образом, возможному образованию камней в почках.

Нарушение метаболизма глиоксилата обеспечивает дополнительный механизм развития гипероксалурии. Мутации с потерей функции в гене HOGA1 приводят к потере 4-гидрокси-2-оксоглутарат альдолазы, фермента в пути гидроксипролина к глиоксилату. Глиоксилат, образующийся в результате этого пути, обычно откладывается, чтобы предотвратить окисление до оксалата в цитозоле. Однако нарушенный путь вызывает накопление 4-гидрокси-2-оксоглутарата, который также может транспортироваться в цитозоль и превращаться в глиоксилат через другую альдолазу. Эти молекулы глиоксилата могут быть окислены в оксалат, увеличивая его концентрацию и вызывая гипероксалурию.

Реакции и использование

Глиоксиловая кислота примерно в десять раз сильнее кислоты, чем уксусная кислота, с константа диссоциации кислоты 4,7 × 10 (pK a = 3,32):

OCHCO 2 H ⇌ OCHCO. 2+ H

С основание, глиоксиловая кислота диспропорционаты, образующие гидроксиуксусную кислоту и щавелевую кислоту :

2 OCHCO 2 H + H 2 O → HOCH 2CO2H + HO 2 CCO 2H

Глиоксиловая кислота дает гетероциклы при конденсации с мочевиной и 1,2-диаминобензолом.

Производные фенола

В общем, глиоксиловая кислота подвергается реакции электрофильного ароматического замещения с фенолами, универсальной стадии синтеза нескольких других соединений.

Непосредственным продуктом с фенолом является 4-гидроксиминдельная кислота. Этот вид реагирует с аммиаком с образованием гидроксифенилглицина, предшественника лекарственного средства амоксициллина. Восстановление 4-гидроксиминдальной кислоты дает 4-гидроксифенилуксусную кислоту, предшественник лекарственного средства атенолол.

Последовательность реакций, в которых глиоксиловая кислота взаимодействует с гваяколом фенольный компонент с последующим окислением и декарбоксилированием, обеспечивает путь к ванилину в качестве чистого процесса формилирования.

реакция Хопкинса-Коула

Глиоксиловая кислота является компонентом реакции Хопкинса – Коула, используемой для проверки наличия триптофана в белках.

Химия окружающей среды

Глиоксиловая кислота является одной из нескольких кетон- и альдегидсодержащих карбоновых кислот, которые вместе присутствуют в изобилии во вторичных органических аэрозолях. В присутствии воды и солнечного света глиоксиловая кислота может подвергаться фотохимическому окислению. Может происходить несколько различных путей реакции, приводящих к различным другим карбоновым кислотам и альдегидным продуктам.

Безопасность

Соединение не очень токсично с LD50 для крыс 2500 мг / кг.

Ссылки

  1. ^ "Front Matter". Номенклатура органической химии: Рекомендации ИЮПАК и предпочтительные названия 2013 (Синяя книга). Кембридж: Королевское химическое общество. 2014. с. 748. doi : 10.1039 / 9781849733069-FP001. ISBN 978-0-85404-182-4.
  2. ^Константы диссоциации органических кислот и оснований (600 соединений), http://zirchrom.com/organic.htm.
  3. ^Данные pKa. Составлено Р. Уильямсом, «Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинального (PDF) от 02.06.2010. Проверено 2 июня 2010 г. CS1 maint: заархивированная копия в виде заголовка (ссылка ).
  4. ^Merck Index, 11-е издание, 4394
  5. ^Соренсен, PE; Bruhn, K.; Lindeløv, F. (1974). «Кинетика и равновесие для обратимой гидратации альдегидной группы в глиоксиловой кислоте». Acta Chem. Scand. 28 : 162–168. doi : 10.3891 / acta.chem.scand.28a-0162.
  6. ^ Жорж Маттиода и Яни Кристидис «Глиоксиловая кислота» Энциклопедия промышленной химии Ульмана, 2002, Wiley-VCH, Weinheim. doi : 10.1002 / 14356007.a12_495
  7. ^Редингтон, Ричард Л.; Лян, Чин-Кан Джим (1984). "Колебательные спектры мономеров глиоксиловой кислоты". Журнал молекулярной спектроскопии. 104 (1): 25–39. Bibcode : 1984JMoSp.104... 25R. doi : 10.1016 / 0022-2852 (84) 90242-X.
  8. ^Ip, HS Simon; Huang, XH Hilda; Yu, Jian Zhen (2009). «Эффективные константы закона Генри для глиоксаля, глиоксиловой кислоты и гликолевой кислоты» (PDF). Письма о геофизических исследованиях. 3 6 (1): L01802. Bibcode : 2009GeoRL..36.1802I. doi : 10.1029 / 2008GL036212.
  9. ^Тафель, Юлиус; Фридрихс, Густав (1904). "Электролитическое восстановление от Carbonsäuren und Carbonsäureestern в Schwefelsaurer Lösung". Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft. 37 (3): 3187–3191. doi : 10.1002 / cber.190403703116.
  10. ^Коэн, Джулиус (1920). Практическая органическая химия, 2-е изд. (PDF). Лондон: Macmillan and Co. Limited. С. 102–104.
  11. ^Франсуа Кардарелли (2008). Справочник по материалам: краткий справочник по настольному компьютеру. Springer. п. 574. ISBN 978-1-84628-668-1.
  12. ^Холмс WH (1987). «Контроль потока через цикл лимонной кислоты и обход глиоксилата в Escherichia coli». Biochem Soc Symp. 54 : 17–31. PMID 3332993.
  13. ^Escher CL, Widmer F (1997). "Мобилизация липидов и глюконеогенез в растениях: действительно ли активность ферментов глиоксилатного цикла составляет реальный цикл? Гипотеза". Биол. Chem. 378 (8): 803–813. PMID 9377475.
  14. ^Дубей, Мукеш К.; Броберг, Андерс; Соорияараччи, Сандживани; Убхаясекера, Вимал; Дженсен, Дэн Функ; Карлссон, Магнус (сентябрь 2013 г.). «Глиоксилатный цикл участвует в плееотропных фенотипах, антагонизме и индукции защитных реакций растений в грибковом агенте биоконтроля Trichoderma atroviride». Генетика и биология грибов. 58–59: 33–41. doi : 10.1016 / j.fgb.2013.06.008. ISSN 1087-1845. PMID 23850601.
  15. ^Чжу, Ли-Вэнь; Ли, Сяо-Хун; Чжан, Лэй; Ли, Хун-Мэй; Лю, Цзянь-Хуа; Юань, Чжань-Пэн; Чен, Дао; Тан, Я-Цзе (ноябрь 2013 г.). «Активация глиоксилатного пути без активации родственного ему гена в сконструированной Escherichia coli, продуцирующей сукцинат». Метаболическая инженерия. 20 : 9–19. doi : 10.1016 / j.ymben.2013.07.004. ISSN 1096-7176. PMID 23876414.
  16. ^ Белостоцкий, Рут; Питт, Джеймс Джонатон; Фришберг, Яаков (01.12.2012). «Первичная гипероксалурия III типа - модель для изучения нарушений метаболизма глиоксилата». Журнал молекулярной медицины. 90 (12): 1497–1504. DOI : 10.1007 / s00109-012-0930-z. HDL : 11343/220107. ISSN 0946-2716. PMID 22729392. S2CID 11549218.
  17. ^ Шнедлер, Нина; Буркхардт, Герхард; Буркхардт, Биргитта К. (март 2011 г.). «Глиоксилат является субстратом сульфатно-оксалатного обменника sat-1 и увеличивает его экспрессию в клетках HepG2». Журнал гепатологии. 54 (3): 513–520. doi : 10.1016 / j.jhep.2010.07.036. ISSN 0168-8278. PMID 21093948.
  18. ^«фотодыхание». Проверено 9 марта 2017 г.
  19. ^ Петерансель, Кристоф; Хорст, Инна; Ниссен, Маркус; Блюм, Кристиан; Кебейш, Рашад; Кюркчуоглу, София; Кройцалер, Фриц (23 марта 2010 г.). «Фотодыхание». Книга Arabidopsis / Американское общество биологов растений. 8 : e0130. DOI : 10.1199 / tab.0130. ISSN 1543-8120. PMC 3244903. PMID 22303256.
  20. ^Чжан, Чжишэн; Мао, Синсюэ; Оу, Джуанинг; Йе, Нэнхуи; Чжан, Цзяньхуа; Пэн, Синьсян (январь 2015 г.). «Отчетливые фотодыхательные реакции преимущественно катализируются глутамат-глиоксилатными и серин-глиоксилат-аминотрансферазами риса». Журнал фотохимии и фотобиологии B: Биология. 142 : 110–117. doi : 10.1016 / j.jphotobiol.2014.11.009. ISSN 1011-1344. PMID 25528301.
  21. ^Блюм, Кристиан; Беренс, Кристоф; Юбель, Хольгер; Браун, Ханс-Петер; Петерансель, Кристоф (ноябрь 2013 г.). «Возможная роль комплекса пируватдегидрогеназы хлоропластов в метаболизме гликолата и глиоксилата растений». Фитохимия. 95 : 168–176. doi : 10.1016 / j.phytochem.2013.07.009. ISSN 0031-9422. PMID 23916564.
  22. ^ Никифорова, Виктория Дж.; Гисберц, Питер; Вимер, Ян; Бетан, Бьянка; Луозер, Ральф; Либенберг, Фолькер; Руис Ноппингер, Патрисия; Даниэль, Ханнелора; Рейн, Дитрих (2014). «Глиоксилат, новый маркер метаболизма диабета 2 типа». Журнал исследований диабета. 2014 : 685204. doi : 10.1155 / 2014/685204. ISSN 2314-6745. PMC 4265698. PMID 25525609.
  23. ^Nguyen, Dung V.; Шоу, Линн С.; Грант, Мария Б. (21 декабря 2012 г.). «Воспаление в патогенезе микрососудистых осложнений при диабете». Границы эндокринологии. 3 : 170. doi : 10.3389 / fendo.2012.00170. ISSN 1664-2392. PMC 3527746. PMID 23267348.
  24. ^Пиарулли, Франческо; Сарторе, Джованни; Лаполла, Аннунциата (апрель 2013 г.). «Гликоокисление и сердечно-сосудистые осложнения при диабете 2 типа: обновленная клиническая информация». Acta Diabetologica. 50 (2): 101–110. DOI : 10.1007 / s00592-012-0412-3. ISSN 0940-5429. PMC 3634985. PMID 22763581.
  25. ^Фатиади, Александр; Шаффер, Роберт (1974). «Улучшенная процедура синтеза DL -4-гидрокси-3-метоксимандальной кислоты (DL -« Ваниллил »-миндальная кислота, VMA)». Журнал исследований Национального бюро стандартов, раздел A. 78A (3): 411–412. DOI : 10.6028 / jres.078A.024. PMID 32189791.
  26. ^Камлет, Йонас ; Мэтисон, Олин (1953). Производство ванилина и его гомологов Патент США 2,640,083 (PDF). Патентное ведомство США.
  27. ^R.A. Джоши (2006). Банк вопросов по биохимии. New Age International. п. 64. ISBN 978-81-224-1736-4.
  28. ^Eugene, Alexis J.; Ся, Ша-Ша; Гусман, Марсело И. (2016). «Водная фотохимия глиоксиловой кислоты». J. Phys. Chem. А. 120 (21): 3817–3826. Bibcode : 2016JPCA..120.3817E. doi : 10.1021 / acs.jpca.6b00225. PMID 27192089.
Последняя правка сделана 2021-05-21 11:28:02
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте