21. hydroksykwasy i halogenokwasy, wykłady Chemia organiczna
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
H Y D R O K S Y K W A S Y i H A L O G E N O K W A S Y
Aleksander Kołodziejczyk wrzesień 2007
Hydroksykwasy
są to
związki organiczne
, których cząsteczki zawierają zarówno grupę
karboksylową, jak i hydroksylową. Wzajemne ułożenie tych grup może być
1
,
2
,
1
,
3
,
1
,
4
,
1
,
5
, itd.,
mówimy wówczas odpo
wi
ednio o α-, β
-
, γ-, δ- i tym po
do
bnych -
hydroksykwasach
.
CHCOOH
OH
R'
CHCH
2
COOH
OH
R''
CHCH
2
CH
2
COOH
OH
α
-hydroksykwas
β
-hydroksykwas
γ
-hydroksykwas
Występowanie
Hydroksykwasy
pełnią ważna rolę biochemiczną i z tego powodu należą do popularnych
związków naturalnych
. Spotyka się zarówno
hydroksykwasy alifatyczne
,
aromatyczne
, jak i
alifatyczno-aromatyczne
. Do najbardziej znanych należą kwasy:
glikolowy
,
mlekowy
,
winowy
,
jabłkowy
,
cytrynowy
,
askorbinowy
,
salicylowy
i
migdałowy
.
Kwas glikolowy
znajduje się w niedojrzałych winogronach, w liściach dzikiej winorośli,
burakach i innych roślinach.
Kwas mlekowy
, czyli
2-hydroksypropanowy
występuje zarówno w formie
D
-,
L
-, jak i
racemicznej
. Powstaje głównie w procesie fermentacji
cukrów
, np.
laktozy
zawartej w mleku, a
także powszechnie występującej
glukozy
. Znajduje się w krwi, mięśniach, żółci, nerkach i w
innych częściach ciała zwierząt i ludzi. Jego zawartość w mięśniach wzrasta w trakcie wysiłku
fizycznego; jest odpowiedzialny za tzw.
zakwasy
w mięśniach. Znalazł zastosowanie
jako
środek antyseptyczny, do ochrony przecidrobnoustrojowej leków i produktów spożywczych, a
także w przemyśle do kompleksowania jonów niektórych metali.
Kwas (-)-(
S
,
S
)-winowy
(
2,3-dihydroksybutanodiowy
) występuje rzadko w naturze, natomiast
jego stereoizomer
(+)-(
R
,
R
)-
jest szeroko rozpowszechniony w roślinach i owocach.
Racemiczny
kwas winowy
powstaje w trakcie fermentacji moszczu winogronowego – osadza się na dnie
naczyń fermentacyjnych w postaci kamienia winnego.
COOH
HOOC
H
OH
kwas (+)-(
R
,
R
)
winowy
C
C
H
C
H
3
C
kwas (+)-(
S
)-
mlekowy
COOH
H
H
OH
Kwas (-)-(
S
)-jabłkowy
, występuje w wielu owocach, został wyizolowany z soku jabłkowego już
w
1785
r. Jest produktem pośrednim w niektórych procesach biochemicznych, np. w
cyklu
kwasu cytrynowego
. Służy do impregnacji materiałów (papieru) do pakowania żywności.
Kwas L-askorbinow
y (witamina
C
) jest produkowany powszechnie przez rośliny wyższe i wiele
organizmów zwierzęcych. Organizm ludzki go nie wytwarza, dlatego musi być dostarczany wraz
z pożywieniem jako witamina. Jego brak lub niedobór wywołuje szkorbut i inne dolegliwości. W
dużym stężeniu znajduje się w soku owoców cytrusowych, owocach dzikiej róży, jagodach i naci
pietruszki. Rozkłada się pod wpływem światła, łatwo ulega autooksydacji, szczególnie w
obecności śladów jonów metali ciężkich, np. żelaza. Syntetyczny izomer
D
- jest biologicznie
nieaktywny.
1
R
kwas jabłkowy
(
S
)-(-)-hydroksy-
bursztynowy
H
O
kwas
askorbinowy
COOH
H
OH
O
O
C
HOOC
H
H
H
O
H
OH
Kwas cytrynowy
(
kwas 2-hydroksypropano-1,2,3-trikarboksylowy
) występuje w każdym
organizmie jako produkt pośredni
cyklu kwasu cytrynowego
. Organizm dorosłego człowieka
wytwarza go około
2 kg
dziennie. Jest szeroko rozpowszechniony w świecie roślin, w soku
cytrynowym jego stężenie dochodzi do
5-7%
. Wytwarzany jest na skalę przemysłową metodą
fermentacyjną z
cukrów
. Służy do zakwaszania napojów orzeźwiających, jako antykoagulant
produktów emulsyjnych, a także w procesach galwanizacyjnych.
Kwas D-(-)-migdałowy
[
kwas (
R
)-2-hydroksyfenylooctowy
] jest składnikiem
amigdaliny
,
glikozydu
obecnego w gorzkich migdałach. Oba jego enancjomery służą do rozdzielania
racemicznych
amin
i
alkoholi
.
H
OH
COOH
HOOC
C
COOH
H
O
COOH
kwas cytrynowy
kwas
D
-(-)-migdałowy
Znanych jest kilka
hydroksyaminokwasów
(np.,
seryna
,
hydroksylizyna
,
hydroksyprolina
,
tyrozyna
i inne). Pośród naturalnych
hydroksykwasów
należy wymienić także
kwasy
hydroksytłuszczowe
(np.,
kwas rycynolowy
–
(
R
)-12-hydroksy-(
Z
)-oktadec-9-enow
y - składnik
triglicerydów oleju rycynowego
),
hydroksykwasy
w
woskach
,
kwasy mykolinowe
– składniki
ściany komórkowej bakterii i wiele innych.
Kwas salicylowy
(
2-hydroksybenzoesowy
) i
4-hydroksybenzoesowy
są przedstawicielami
naturalnych
hydroksykwasów aromatycznych
.
Kwas salicylowy
jest składnikiem wielu ziół, jego
estry znajdują się w
olejkach eterycznych
i w korze niektórych drzew, np. wierzby. Jego
pochodna – kwas
O
-acetylosalicylowy
, znana jest lepiej pod nazwą popularnej
aspiryny
.
Kwas
4-hydroksybenzoesowy
to istotny prekursor
ubichinonów
(
witamin
K
) oraz niektórych
pigmentów bakteryjnych.
COOH
kwas
salicylowy
COOH
kwas 4-hydroksy-
benzoesowy
OH
OH
Do popularnych
hydroksykwasów
należą pochodne cukrów:
kwasy onowe
(inaczej
aldonowe
),
uronowe
i
arowe
.
Kwasy onowe
i
arowe
są kwasami syntetycznymi, natomiast
kwas
glukuronowy
(
uronowy
) bierze czynny udział w oczyszczaniu organizmu z niektórych toksyn.
Tworzy z nimi rozpuszczalne w wodzie pochodne, a przez to możliwe do usunięcia wraz z
moczem. Nazwa
uronowe
wywodzi się od tego, że kwasy te zostały wykryte w moczu (urynie).
Kwas galakturonowy
jest składnikiem
pektyn
i
agaru
(
policukrów
).
2
COOH
CHO
COOH
CHO
H
O
OH
H
H
OH
H
O
C
C
OH
H
OH
OH
H
O
C
C
OH
H
OH
OH
H
C
OH
H
OH
OH
C
C
H
H
H
C
H
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
O
C
C
C
C
H
C
COOH
kwas
D
-glukonowy kwas
D
-glukuronowy kwas
D
-glukarowy kwas
D
-galakturonowy
CH
2
OH
COOH
COOH
Do pochodnych
cukrów
należy też wspomniany wyżej
kwas askorbinowy
, czyli
witamina C
.
H
OH
O
C
H
O
O
H
C
C
C
C
H
H
H
C
H
O
H
O
CH
2
OH
γ
-lakton
kwasu
3-okso-
L
-gulono-
wego
witamina C - kwas askorbinowy
(enol γ-laktonu kwasu
3-okso-
L
-gulonowego)
H
H
CH
2
OH
Kwasy żółciowe
to także
hydroksykwasy
, pochodne
sterydów
. Ich przedstawicielami są
kwas
cholowy
,
deoksycholowy
i
litocholowy
.
H
O
H
H
O
COOH
H
H
COOH
H
COOH
H
H
H
H
H
H
H H
H
OH
kwas cholowy
H
H
H
H
kwas deoksycholowy
H
kwas litocholowy
Nomenklatura
Wiele zwyczajowych nazw
naturalnych
hydroksykwasów
jest dopuszczone do nazewnictwa
systematycznego. Natomiast typowym sposobem nazywania
hydroksykwasów
jest
sposób
podstawnikowy
, polegającym na dołączeniu przedrostka
hydroksy-
wraz z odpowiednim
lokantem do rdzenia nazwy.
CH
2
(CH
2
)
4
CH
3
kwas (
R
)-12-hydroksy-
-(
Z
)-9-oktadecenowy
HOCH
2
(CH
2
)
10
COOH
kwas 12-hydroksydodecenowy
H
C
H
CH
2
(CH
2
)
7
COOH
(kwas rycynolowy)
C
CH
H
H
Otrzymywanie
1.
Hydroliza halogenokwasów
Substratem w tej metodzie są
kwasy karboksylowe
, które w
reakcji Hella-Volharda-Zielinskiego
przeprowadza się w α
-
halogenokwasy
, a następnie
hydrolizuje
do α
-hydroksykwasów
.
1.
-
OH/HOH
CH
3
CH
2
COOH
Br
2
CH
3
CHCOOH
CH
3
CHCOOH
P
2.
H
+
/HOH
kwas propanowy
kwas (
R
,
S
)-2-bromopropanowy kwas
D,L
-mlekowy
Br
OH
3
2.
Reakcja Reformackiego
Substratami
reakcji Reformackiego
są
związki karbonylowe
, które w obecności cynku, pod
wpływem α
-bromoestrów
zostają przekształcone w β
-hydroksyestry
. Z nich przez ostrożną
hydrolizę
można otrzymać
kwasy
β
-hydroksykarboksylowe
.
O
OZnBr
Zn
R-C-
R'
Br-CH
2
COOEt
Br-Zn-CH
2
COOEt
R
C
CH
2
COOEt
α
-bromoester związek cynkoorganiczny produkt addycji zw. cynkoorganicznego ze zw. karbonylowym
R'
Tworzący się przejściowo
związek cynkoorganiczny
(np.
BrZnCH
2
COOEt
), przypomina
związek Grignarda
, jest jednak od niego mniej reaktywny – reaguje z
aldehydami
i
ketonami
,
ale nie z
estrami
. Produkt addycji
związku cynkoorganicznego
do
aldehydu
lub
ketonu
po
zakwaszeniu zostaje przekształcony w β
-hydroksyester
, a z niego po
hydrolizie
powstaje β
-
hydroksykwas
.
O
Zn
H
+
/HOH
CH
2
COOR
OZnBr
C
+
BrCH
2
COOR
C
CH
2
COOR
OH
eter
aldehydlub keton
α
-bromoester
β
-hydroksyester
Produkty
reakcji Reformackiego
mogą być przekształcane w inne związki, w tym
nienasycone
i
nasycone estry
, a z nich oczywiście odpowiednie
kwasy
.
O
Zn
CH
3
CH
2
COOEt
OZnBr
H
+
/HOH
CH
3
CH
2
COOEt
KHCO
3
C
(CH
3
)
2
C=CHCOOEt
C
+ BrCH
2
COOEt
H
3
C
C
H
3
C
H
3
C
CH
3
eter
- HOH
OH
3-metylobut-2-enian etylu
aceton
bromooctan etylu
3-hydroksy-3-metylobutanian etylu
H
2
/Pd
(62%)
3-metylobutanian etylu
(CH
3
)
2
CHCH
2
COOEt
W
reakcji Reformackiego
biorą udział jedynie α
-halogenokwasy
(nie β- i dalsze).
CHO
+ CH
3
CHBrCOOEt
1.
Zn/ete
r
2.
H
+
/HOH
CH
CHCOOEt
OH CH
3
benzaldehyd 2-bromopropanian etylu 3-fenylo-3-hydroksy-2-metylopropanian etylu
(58%)
3.
Reakcja cyjanohydrynowa i hydroliza cyjanohydryn
Aldehydy
i
ketony
w reakcji z cyjanowodorem zostają przekształcane w
cyjanohydryny
(α-
hydroksynitryle
), z których po
hydrolizie
twor ą się α-
hydroksykwasy
.
..
-
:
:
z
..
..
:
OH
O
:
O
-
H
+
/HOH
+ CN
C
C
C
CN
CN
związek karbonylowy cyjanohydryna
Poprzez odpowiednią
cyjanohydrynę
otrzymuje się racemiczny
kwas migdałowy
lub jego
analogi.
CN
COOH
CHO
H
C-OH
H
C-OH
-
CN
H
+
/HO
H
m
-nitrobenzaldehyd cyjanohydryna
m
-nitrobenzaldehydu kwas
m
-nitromigdałowy
NO
2
NO
2
NO
2
4
C
Również rozgałęzione α-
hydroksykwasy
można otrzymać z
cyjanohydryn
.
Kwasy
α-
hydroksykarboksylowe
znacznie trudniej ulegają
dehydratacji
niż β-
hydroksykwasy
czy inne
związki β-
hydroksykarbonylowe
, ale w odpowiednio drastycznych warunkach można taką
operację przeprowadzić.
O
1.
-
CN
OH
CH
3
H
2
SO
4
OH
H
+
,
∆
CH
3
CH
COOH
CH
3
CH
3
CH
2
CH
3
CH
2
C
CH
3
C
CH
3
CH
2
C
C
2.
H
+
/HOH
∆
- HOH
CN
COOH
CH
3
keton etylowo-metylowy
kwas 2-hydroksy-2-metylobutanowy kwas 2-metylo-2-enowy
Po
hydrolizie
produktu reakcji
metanalu
z cyjanowodorem powstaje
kwas glikolowy
.
O
H
2
C
HCN
H
+
/HO
H
∆
OH
2
COOH
metanal kwas glikolowy
Ten sam kwas można otrzymać z
kwasu octowego
poprzez
chlorowanie
i
hydrolizę
kwasu
chlorooctowego
.
Cl
2
P
-OH/HOH
CH
3
COOH
CH
2
COOH
H
+
/HOH
HOCH
2
COOH
Cl
kwas octowy kwas chlorooctowy kwas glikolowy
4.
Z aminokwasów w reakcji z kwasem azotowym (III)
α
-
Aminokwasy
pod wpływem kwasu azotowego (III) ulegają przekształceniu w α
-
hydroksykwasy
. Produktem pośrednim jest odpowiedni
kwas diazokarboksylowy
. Reakcja
przypomina syntezę
fenoli
z
amin aromatycznych
.
Kwasy diazokarboksylowe
są stosunkowo
trwałe, np.
diazooctan etylu
powstający z estru
glicyny
pod wpływem
HNO
2
może być
wyizolowany.
HNO
2
HOH,
∆
CH
2
COOEt
CHCOOEt
CH
2
COOEt
- HOH
- N
2
N=N
NH
2
OH
glicynian etylu diazooctan etylu glikonian etylu
5.
Redukcja oksokwasów
Chemiczną
redukcję
oksokwasów
do
hydroksykwasów
można przeprowadzić selektywnie,
chociażby za pomocą tetrahydroboranu sodu.
O
OH
CH
3
CCOOH
Podczas
redukcji chemicznej
oksokwasu
bez udziału czynników chiralnych powstaje wyłącznie
racemiczny hydroksykwas
. Natomiast
enzymatyczna redukcja
oksokwasów
prowadzi do
określonego enancjomeru.
COOH
H
H
C
CH
3
kwas
D
-(-)-mlekowy
O
2 H
kwas pirogronowy
H
3
C
C
COOH
enzym
COOH
H
C
CH
3
kwas
L
-(+)-mlekowy
H
5
NaBH
4
CH
3
CCOOH
kwas pirogronowy
kwas
DL
-mlekowy
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
zanotowane.pl doc.pisz.pl pdf.pisz.pl charloteee.keep.pl
H Y D R O K S Y K W A S Y i H A L O G E N O K W A S Y
Aleksander Kołodziejczyk wrzesień 2007
Hydroksykwasy
są to
związki organiczne
, których cząsteczki zawierają zarówno grupę
karboksylową, jak i hydroksylową. Wzajemne ułożenie tych grup może być
1
,
2
,
1
,
3
,
1
,
4
,
1
,
5
, itd.,
mówimy wówczas odpo
wi
ednio o α-, β
-
, γ-, δ- i tym po
do
bnych -
hydroksykwasach
.
CHCOOH
OH
R'
CHCH
2
COOH
OH
R''
CHCH
2
CH
2
COOH
OH
α
-hydroksykwas
β
-hydroksykwas
γ
-hydroksykwas
Występowanie
Hydroksykwasy
pełnią ważna rolę biochemiczną i z tego powodu należą do popularnych
związków naturalnych
. Spotyka się zarówno
hydroksykwasy alifatyczne
,
aromatyczne
, jak i
alifatyczno-aromatyczne
. Do najbardziej znanych należą kwasy:
glikolowy
,
mlekowy
,
winowy
,
jabłkowy
,
cytrynowy
,
askorbinowy
,
salicylowy
i
migdałowy
.
Kwas glikolowy
znajduje się w niedojrzałych winogronach, w liściach dzikiej winorośli,
burakach i innych roślinach.
Kwas mlekowy
, czyli
2-hydroksypropanowy
występuje zarówno w formie
D
-,
L
-, jak i
racemicznej
. Powstaje głównie w procesie fermentacji
cukrów
, np.
laktozy
zawartej w mleku, a
także powszechnie występującej
glukozy
. Znajduje się w krwi, mięśniach, żółci, nerkach i w
innych częściach ciała zwierząt i ludzi. Jego zawartość w mięśniach wzrasta w trakcie wysiłku
fizycznego; jest odpowiedzialny za tzw.
zakwasy
w mięśniach. Znalazł zastosowanie
jako
środek antyseptyczny, do ochrony przecidrobnoustrojowej leków i produktów spożywczych, a
także w przemyśle do kompleksowania jonów niektórych metali.
Kwas (-)-(
S
,
S
)-winowy
(
2,3-dihydroksybutanodiowy
) występuje rzadko w naturze, natomiast
jego stereoizomer
(+)-(
R
,
R
)-
jest szeroko rozpowszechniony w roślinach i owocach.
Racemiczny
kwas winowy
powstaje w trakcie fermentacji moszczu winogronowego – osadza się na dnie
naczyń fermentacyjnych w postaci kamienia winnego.
COOH
HOOC
H
OH
kwas (+)-(
R
,
R
)
winowy
C
C
H
C
H
3
C
kwas (+)-(
S
)-
mlekowy
COOH
H
H
OH
Kwas (-)-(
S
)-jabłkowy
, występuje w wielu owocach, został wyizolowany z soku jabłkowego już
w
1785
r. Jest produktem pośrednim w niektórych procesach biochemicznych, np. w
cyklu
kwasu cytrynowego
. Służy do impregnacji materiałów (papieru) do pakowania żywności.
Kwas L-askorbinow
y (witamina
C
) jest produkowany powszechnie przez rośliny wyższe i wiele
organizmów zwierzęcych. Organizm ludzki go nie wytwarza, dlatego musi być dostarczany wraz
z pożywieniem jako witamina. Jego brak lub niedobór wywołuje szkorbut i inne dolegliwości. W
dużym stężeniu znajduje się w soku owoców cytrusowych, owocach dzikiej róży, jagodach i naci
pietruszki. Rozkłada się pod wpływem światła, łatwo ulega autooksydacji, szczególnie w
obecności śladów jonów metali ciężkich, np. żelaza. Syntetyczny izomer
D
- jest biologicznie
nieaktywny.
1
R
kwas jabłkowy
(
S
)-(-)-hydroksy-
bursztynowy
H
O
kwas
askorbinowy
COOH
H
OH
O
O
C
HOOC
H
H
H
O
H
OH
Kwas cytrynowy
(
kwas 2-hydroksypropano-1,2,3-trikarboksylowy
) występuje w każdym
organizmie jako produkt pośredni
cyklu kwasu cytrynowego
. Organizm dorosłego człowieka
wytwarza go około
2 kg
dziennie. Jest szeroko rozpowszechniony w świecie roślin, w soku
cytrynowym jego stężenie dochodzi do
5-7%
. Wytwarzany jest na skalę przemysłową metodą
fermentacyjną z
cukrów
. Służy do zakwaszania napojów orzeźwiających, jako antykoagulant
produktów emulsyjnych, a także w procesach galwanizacyjnych.
Kwas D-(-)-migdałowy
[
kwas (
R
)-2-hydroksyfenylooctowy
] jest składnikiem
amigdaliny
,
glikozydu
obecnego w gorzkich migdałach. Oba jego enancjomery służą do rozdzielania
racemicznych
amin
i
alkoholi
.
H
OH
COOH
HOOC
C
COOH
H
O
COOH
kwas cytrynowy
kwas
D
-(-)-migdałowy
Znanych jest kilka
hydroksyaminokwasów
(np.,
seryna
,
hydroksylizyna
,
hydroksyprolina
,
tyrozyna
i inne). Pośród naturalnych
hydroksykwasów
należy wymienić także
kwasy
hydroksytłuszczowe
(np.,
kwas rycynolowy
–
(
R
)-12-hydroksy-(
Z
)-oktadec-9-enow
y - składnik
triglicerydów oleju rycynowego
),
hydroksykwasy
w
woskach
,
kwasy mykolinowe
– składniki
ściany komórkowej bakterii i wiele innych.
Kwas salicylowy
(
2-hydroksybenzoesowy
) i
4-hydroksybenzoesowy
są przedstawicielami
naturalnych
hydroksykwasów aromatycznych
.
Kwas salicylowy
jest składnikiem wielu ziół, jego
estry znajdują się w
olejkach eterycznych
i w korze niektórych drzew, np. wierzby. Jego
pochodna – kwas
O
-acetylosalicylowy
, znana jest lepiej pod nazwą popularnej
aspiryny
.
Kwas
4-hydroksybenzoesowy
to istotny prekursor
ubichinonów
(
witamin
K
) oraz niektórych
pigmentów bakteryjnych.
COOH
kwas
salicylowy
COOH
kwas 4-hydroksy-
benzoesowy
OH
OH
Do popularnych
hydroksykwasów
należą pochodne cukrów:
kwasy onowe
(inaczej
aldonowe
),
uronowe
i
arowe
.
Kwasy onowe
i
arowe
są kwasami syntetycznymi, natomiast
kwas
glukuronowy
(
uronowy
) bierze czynny udział w oczyszczaniu organizmu z niektórych toksyn.
Tworzy z nimi rozpuszczalne w wodzie pochodne, a przez to możliwe do usunięcia wraz z
moczem. Nazwa
uronowe
wywodzi się od tego, że kwasy te zostały wykryte w moczu (urynie).
Kwas galakturonowy
jest składnikiem
pektyn
i
agaru
(
policukrów
).
2
COOH
CHO
COOH
CHO
H
O
OH
H
H
OH
H
O
C
C
OH
H
OH
OH
H
O
C
C
OH
H
OH
OH
H
C
OH
H
OH
OH
C
C
H
H
H
C
H
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
O
C
C
C
C
H
C
COOH
kwas
D
-glukonowy kwas
D
-glukuronowy kwas
D
-glukarowy kwas
D
-galakturonowy
CH
2
OH
COOH
COOH
Do pochodnych
cukrów
należy też wspomniany wyżej
kwas askorbinowy
, czyli
witamina C
.
H
OH
O
C
H
O
O
H
C
C
C
C
H
H
H
C
H
O
H
O
CH
2
OH
γ
-lakton
kwasu
3-okso-
L
-gulono-
wego
witamina C - kwas askorbinowy
(enol γ-laktonu kwasu
3-okso-
L
-gulonowego)
H
H
CH
2
OH
Kwasy żółciowe
to także
hydroksykwasy
, pochodne
sterydów
. Ich przedstawicielami są
kwas
cholowy
,
deoksycholowy
i
litocholowy
.
H
O
H
H
O
COOH
H
H
COOH
H
COOH
H
H
H
H
H
H
H H
H
OH
kwas cholowy
H
H
H
H
kwas deoksycholowy
H
kwas litocholowy
Nomenklatura
Wiele zwyczajowych nazw
naturalnych
hydroksykwasów
jest dopuszczone do nazewnictwa
systematycznego. Natomiast typowym sposobem nazywania
hydroksykwasów
jest
sposób
podstawnikowy
, polegającym na dołączeniu przedrostka
hydroksy-
wraz z odpowiednim
lokantem do rdzenia nazwy.
CH
2
(CH
2
)
4
CH
3
kwas (
R
)-12-hydroksy-
-(
Z
)-9-oktadecenowy
HOCH
2
(CH
2
)
10
COOH
kwas 12-hydroksydodecenowy
H
C
H
CH
2
(CH
2
)
7
COOH
(kwas rycynolowy)
C
CH
H
H
Otrzymywanie
1.
Hydroliza halogenokwasów
Substratem w tej metodzie są
kwasy karboksylowe
, które w
reakcji Hella-Volharda-Zielinskiego
przeprowadza się w α
-
halogenokwasy
, a następnie
hydrolizuje
do α
-hydroksykwasów
.
1.
-
OH/HOH
CH
3
CH
2
COOH
Br
2
CH
3
CHCOOH
CH
3
CHCOOH
P
2.
H
+
/HOH
kwas propanowy
kwas (
R
,
S
)-2-bromopropanowy kwas
D,L
-mlekowy
Br
OH
3
2.
Reakcja Reformackiego
Substratami
reakcji Reformackiego
są
związki karbonylowe
, które w obecności cynku, pod
wpływem α
-bromoestrów
zostają przekształcone w β
-hydroksyestry
. Z nich przez ostrożną
hydrolizę
można otrzymać
kwasy
β
-hydroksykarboksylowe
.
O
OZnBr
Zn
R-C-
R'
Br-CH
2
COOEt
Br-Zn-CH
2
COOEt
R
C
CH
2
COOEt
α
-bromoester związek cynkoorganiczny produkt addycji zw. cynkoorganicznego ze zw. karbonylowym
R'
Tworzący się przejściowo
związek cynkoorganiczny
(np.
BrZnCH
2
COOEt
), przypomina
związek Grignarda
, jest jednak od niego mniej reaktywny – reaguje z
aldehydami
i
ketonami
,
ale nie z
estrami
. Produkt addycji
związku cynkoorganicznego
do
aldehydu
lub
ketonu
po
zakwaszeniu zostaje przekształcony w β
-hydroksyester
, a z niego po
hydrolizie
powstaje β
-
hydroksykwas
.
O
Zn
H
+
/HOH
CH
2
COOR
OZnBr
C
+
BrCH
2
COOR
C
CH
2
COOR
OH
eter
aldehydlub keton
α
-bromoester
β
-hydroksyester
Produkty
reakcji Reformackiego
mogą być przekształcane w inne związki, w tym
nienasycone
i
nasycone estry
, a z nich oczywiście odpowiednie
kwasy
.
O
Zn
CH
3
CH
2
COOEt
OZnBr
H
+
/HOH
CH
3
CH
2
COOEt
KHCO
3
C
(CH
3
)
2
C=CHCOOEt
C
+ BrCH
2
COOEt
H
3
C
C
H
3
C
H
3
C
CH
3
eter
- HOH
OH
3-metylobut-2-enian etylu
aceton
bromooctan etylu
3-hydroksy-3-metylobutanian etylu
H
2
/Pd
(62%)
3-metylobutanian etylu
(CH
3
)
2
CHCH
2
COOEt
W
reakcji Reformackiego
biorą udział jedynie α
-halogenokwasy
(nie β- i dalsze).
CHO
+ CH
3
CHBrCOOEt
1.
Zn/ete
r
2.
H
+
/HOH
CH
CHCOOEt
OH CH
3
benzaldehyd 2-bromopropanian etylu 3-fenylo-3-hydroksy-2-metylopropanian etylu
(58%)
3.
Reakcja cyjanohydrynowa i hydroliza cyjanohydryn
Aldehydy
i
ketony
w reakcji z cyjanowodorem zostają przekształcane w
cyjanohydryny
(α-
hydroksynitryle
), z których po
hydrolizie
twor ą się α-
hydroksykwasy
.
..
-
:
:
z
..
..
:
OH
O
:
O
-
H
+
/HOH
+ CN
C
C
C
CN
CN
związek karbonylowy cyjanohydryna
Poprzez odpowiednią
cyjanohydrynę
otrzymuje się racemiczny
kwas migdałowy
lub jego
analogi.
CN
COOH
CHO
H
C-OH
H
C-OH
-
CN
H
+
/HO
H
m
-nitrobenzaldehyd cyjanohydryna
m
-nitrobenzaldehydu kwas
m
-nitromigdałowy
NO
2
NO
2
NO
2
4
C
Również rozgałęzione α-
hydroksykwasy
można otrzymać z
cyjanohydryn
.
Kwasy
α-
hydroksykarboksylowe
znacznie trudniej ulegają
dehydratacji
niż β-
hydroksykwasy
czy inne
związki β-
hydroksykarbonylowe
, ale w odpowiednio drastycznych warunkach można taką
operację przeprowadzić.
O
1.
-
CN
OH
CH
3
H
2
SO
4
OH
H
+
,
∆
CH
3
CH
COOH
CH
3
CH
3
CH
2
CH
3
CH
2
C
CH
3
C
CH
3
CH
2
C
C
2.
H
+
/HOH
∆
- HOH
CN
COOH
CH
3
keton etylowo-metylowy
kwas 2-hydroksy-2-metylobutanowy kwas 2-metylo-2-enowy
Po
hydrolizie
produktu reakcji
metanalu
z cyjanowodorem powstaje
kwas glikolowy
.
O
H
2
C
HCN
H
+
/HO
H
∆
OH
2
COOH
metanal kwas glikolowy
Ten sam kwas można otrzymać z
kwasu octowego
poprzez
chlorowanie
i
hydrolizę
kwasu
chlorooctowego
.
Cl
2
P
-OH/HOH
CH
3
COOH
CH
2
COOH
H
+
/HOH
HOCH
2
COOH
Cl
kwas octowy kwas chlorooctowy kwas glikolowy
4.
Z aminokwasów w reakcji z kwasem azotowym (III)
α
-
Aminokwasy
pod wpływem kwasu azotowego (III) ulegają przekształceniu w α
-
hydroksykwasy
. Produktem pośrednim jest odpowiedni
kwas diazokarboksylowy
. Reakcja
przypomina syntezę
fenoli
z
amin aromatycznych
.
Kwasy diazokarboksylowe
są stosunkowo
trwałe, np.
diazooctan etylu
powstający z estru
glicyny
pod wpływem
HNO
2
może być
wyizolowany.
HNO
2
HOH,
∆
CH
2
COOEt
CHCOOEt
CH
2
COOEt
- HOH
- N
2
N=N
NH
2
OH
glicynian etylu diazooctan etylu glikonian etylu
5.
Redukcja oksokwasów
Chemiczną
redukcję
oksokwasów
do
hydroksykwasów
można przeprowadzić selektywnie,
chociażby za pomocą tetrahydroboranu sodu.
O
OH
CH
3
CCOOH
Podczas
redukcji chemicznej
oksokwasu
bez udziału czynników chiralnych powstaje wyłącznie
racemiczny hydroksykwas
. Natomiast
enzymatyczna redukcja
oksokwasów
prowadzi do
określonego enancjomeru.
COOH
H
H
C
CH
3
kwas
D
-(-)-mlekowy
O
2 H
kwas pirogronowy
H
3
C
C
COOH
enzym
COOH
H
C
CH
3
kwas
L
-(+)-mlekowy
H
5
NaBH
4
CH
3
CCOOH
kwas pirogronowy
kwas
DL
-mlekowy
[ Pobierz całość w formacie PDF ]