Kyselina dikarboxylová - Dicarboxylic acid

Dikarboxylová kyselina je organická sloučenina obsahující dvě karboxylové funkční skupiny (-COOH). Obecný molekulární vzorec pro dikarboxylové kyseliny může být psáno jako HO ₂ C-R-CO ₂ H, kde R může být alifatické nebo aromatické. Obecně dikarboxylové kyseliny vykazují podobné chemické chování a reaktivitu s monokarboxylovými kyselinami . Dikarboxylové kyseliny se také používají při přípravě kopolymerů, jako jsou polyamidy a polyestery . Nejčastěji používanou dikarboxylovou kyselinou v průmyslu je kyselina adipová , která je prekurzorem používaným při výrobě nylonu . Mezi další příklady dikarboxylových kyselin patří kyselina asparagová a kyselina glutamová , dvě aminokyseliny v lidském těle. Název lze zkrátit na dikyselinu .

Lineární nasycené dikarboxylové kyseliny

Obecný vzorec je HO
₂C (CH
₂)
_nCO
₂H . Na PubChem odkazy poskytuje přístup k většímu množství informací o sloučeniny, včetně dalších jmen, IDS, toxicity a bezpečnosti.

n	Běžné jméno	Systematický název IUPAC	Struktura	pK a 1	pK a 2	PubChem
0	Kyselina šťavelová	kyselina etandiová		1.27	4.27	971
1	Kyselina malonová	kyselina propandiová		2,85	5,05	867
2	Kyselina jantarová	kyselina butandiová		4.21	5.41	1110
3	Kyselina glutarová	kyselina pentandiová		4.34	5.41	743
4	Kyselina adipová	kyselina hexandiová		4.41	5.41	196
5	Kyselina pimelová	kyselina heptandiová		4,50	5.43	385
6	Kyselina suberová	kyselina oktandiová		4,526	5 498	10457
7	Kyselina azelaová	kyselina nonandiová		4,550	5 498	2266
8	Kyselina sebaková	kyselina dekandiová		4,720	5,450	5192
9		kyselina undekandiová				15816
10		kyselina dodekandiová				12736
11	Kyselina brassylová	kyselina tridekandiová				10458
14	Kyselina thapsová	kyselina hexadekandiová				10459
19	Kyselina japonská	kyselina heneikosadioová				9543668
20	Kyselina fhellogenová	kyselina dokosandiová				244872
28	Kyselina ekvisetolová	kyselina triakontandiová				5322010

Výskyt

• Kyselina adipová, navzdory svému názvu (latinsky adipis znamená tuk), není běžnou složkou přírodních lipidů, ale je produktem oxidačního žluknutí . Nejprve byl získán oxidací ricinového oleje ( kyselina ricinolejová ) kyselinou dusičnou. Nyní se průmyslově vyrábí oxidací cyklohexanolu nebo cyklohexanu , hlavně pro výrobu nylonu 6-6 . Má několik dalších průmyslových využití při výrobě lepidel , změkčovadel , želatinačních činidel, hydraulických kapalin , maziv , změkčovadel , polyurethanových pěn , koželužství , urethanu a také jako okyselujících látek v potravinách.
• Kyselina pimelová (řecky pimelh , tuk) byla také nejprve izolována z oxidovaného oleje. Na biosyntéze lysinu se podílejí deriváty kyseliny pimelové .
• Kyselina suberová byla nejprve vyrobena oxidací korku kyselinou dusičnou (latinsky suber). Tato kyselina se také vytváří při oxidaci ricinového oleje. Kyselina suberová se používá při výrobě alkydových pryskyřic a při syntéze polyamidů ( nylonové varianty).
• Název kyseliny azelaové pochází z působení oxidace kyseliny olejové (azotové, dusíkové nebo azotické, dusičné) kyseliny olejové nebo kyseliny elaidové . Bylo zjištěno mezi produkty žluklých tuků. Jeho původ vysvětluje jeho přítomnost ve špatně zachovaných vzorcích lněného oleje a ve vzorcích masti odstraněných z egyptských hrobek starých 5 000 let. Kyselina azelaová byla připravena oxidací kyseliny olejové manganistanem draselným , ale nyní oxidačním štěpením kyseliny olejové kyselinou chromovou nebo ozonolýzou. Kyselina azelaová se používá jako jednoduché estery nebo estery s rozvětveným řetězcem) při výrobě změkčovadel (pro vinylchloridové pryskyřice, gumy), maziv a tuků. Kyselina azelaová se nyní používá v kosmetice (léčba akné). Vykazuje bakteriostatické a baktericidní vlastnosti proti řadě aerobních a anaerobních mikroorganismů přítomných na kůži nesoucí akné. . Kyselina azelaová byla identifikována jako molekula, která se akumulovala ve zvýšených hladinách v některých částech rostlin a bylo prokázáno, že je schopna zvýšit odolnost rostlin vůči infekcím.
• Kyselina sebaková, pojmenovaná z mazu ( loje ). Thenard izoloval tuto sloučeninu z destilačních produktů hovězího loje v roce 1802. Vyrábí se průmyslově alkalickým štěpením ricinového oleje. Kyselina sebaková a její deriváty mají řadu průmyslových použití jako změkčovadla, mazadla, oleje pro difúzní pumpy, kosmetiku, svíčky atd. Používá se také při syntéze polyamidu, jako je nylon, a alkydových pryskyřic. Izomer, kyselina isosebaková, má několik aplikací při výrobě změkčovadel vinylové pryskyřice, vytlačovacích plastů, lepidel, esterových lubrikantů, polyesterů, polyuretanových pryskyřic a syntetického kaučuku .
• Kyseliny brassylové mohou být vyrobeny z kyseliny erukové podle ozonolýzou , ale také mikroorganismy ( Candida sp. ) Z tridekan . Tato dikyselina se v Japonsku vyrábí v malém komerčním měřítku na výrobu vonných látek.
• Kyselina dodekandiová se používá při výrobě nylonu (nylon-6,12), polyamidů, povlaků, lepidel, tuků, polyesterů, barviv, detergentů, retardérů hoření a vonných látek. Nyní se vyrábí fermentací alkanů s dlouhým řetězcem se specifickým kmenem Candida tropicalis . Kyselina traumatická je její mononenasycený protějšek.
• Kyselina thapsová byla izolována ze sušených kořenů středomořské „smrtící mrkve“ Thapsia garganica ( Apiaceae ).

Japonský vosk je směs obsahující triglyceridy dikarboxylových kyselin C21, C22 a C23 získané ze stromu škumpy ( Rhus sp.).

Velký průzkum dikarboxylových kyselin přítomných ve středomořských ořechech odhalil neobvyklé složky. Bylo stanoveno celkem 26 minoritních kyselin (od 2 do pekanových ořechů do 8% u arašídů): 8 druhů odvozených od kyseliny jantarové , pravděpodobně ve vztahu k fotosyntéze , a 18 druhů s řetězcem od 5 do 22 atomů uhlíku. Kyseliny vyšší hmotnosti (> C20) se nacházejí v suberinu přítomném na rostlinných površích (vnější kůra, kořenová pokožka). C16 až C26 a, ω-dioové kyseliny jsou považovány za diagnostické pro suberin. U C18: 1 a C18: 2 činí jejich obsah 24 až 45% celého dílčího prádla. Jsou přítomny v nízké hladině (<5%) v rostlinné kutinu , s výjimkou Arabidopsis thaliana, kde jejich obsah může být vyšší než 50%.

Ukázalo se, že hypertermofilní mikroorganismy konkrétně obsahovaly velké množství dikarboxylových kyselin. To je pravděpodobně nejdůležitější rozdíl mezi těmito mikroorganismy a jinými mořskými bakteriemi. Alifatické dikarboxylové mastné kyseliny z C16 až C22 byly nalezeny v hypertermofilní archaeon , Pyrococcus furiosus . V sinicích rodu Aphanizomenon byly objeveny dioické kyseliny s krátkým a středním řetězcem (až 11 atomů uhlíku) .

Dikarboxylové kyseliny mohou být produkovány ω-oxidací mastných kyselin během jejich katabolismu . Bylo zjištěno, že tyto sloučeniny se objevily v moči po podání trikaprinu a triundecylinu. I když význam jejich biosyntézy zůstává nedostatečně pochopen, bylo prokázáno, že ω-oxidace probíhá v játrech potkanů, ale nízkou rychlostí potřebuje kyslík, NADPH a cytochrom P450 . Později se ukázalo, že tato reakce je důležitější u hladovějících nebo diabetických zvířat, kde je 15% kyseliny palmitové vystaveno ω-oxidaci a poté oxidaci tob, což vytváří malonyl-coA, který se dále používá při syntéze nasycených mastných kyselin. Stanovení dikarboxylových kyselin generovaných oxidací manganistan-jodistanu monoenových mastných kyselin bylo užitečné ke studiu polohy dvojné vazby v uhlíkovém řetězci.

Dikarboxylové kyseliny s rozvětveným řetězcem

Dikarboxylové kyseliny s dlouhým řetězcem obsahující vicinální dimethylové větvení poblíž středu uhlíkového řetězce byly objeveny v rodu Butyrivibrio , bakterie, které se podílejí na trávení celulózy v bachoru. Tyto mastné kyseliny, pojmenované diabolické kyseliny , mají délku řetězce v závislosti na mastné kyselině použité v kultivačním médiu. Nejhojnější kyselina diabolická v Butyrivibrio měla délku řetězce s 32 uhlíky. Diabolické kyseliny byly také detekovány v jádrových lipidech rodu Thermotoga řádu Thermotogales , bakterií žijících v solfatarských pramenech , hlubinných mořských hydrotermálních systémech a vysokoteplotních mořských a kontinentálních ropných polích. Ukázalo se, že asi 10% jejich lipidové frakce byly symetrické diabolické kyseliny C30 až C34. C30 (13,14-dimethyloktakosandiová kyselina) a C32 (15,16-dimethyltriakontandiová kyselina) diabolické kyseliny byly popsány v Thermotoga maritima .

Některé mateřské dikyseliny C29 až C32, ale s methylovými skupinami na uhlících C-13 a C-16, byly izolovány a charakterizovány z lipidů termofilní anaerobní eubacterium Themanaerobacter ethanolicus. Nejhojnější dikyselinou byla kyselina C30a, ω-13,16-dimethyloktakosandiová.

Bifytanové dikyseliny jsou přítomny v geologických sedimentech a jsou považovány za stopovací látky minulé anaerobní oxidace metanu. V kenozoických vsakovacích vápencích bylo zjištěno několik forem bez nebo s jedním nebo dvěma pentacyklickými kruhy. Tyto lipidy mohou být nerozpoznanými metabolity z Archea.

Crocetin je základní sloučenina krokinů (krocetin glykosidy), které jsou hlavními červenými pigmenty stigmat šafránu ( Crocus sativus ) a plodů gardénie ( Gardenia jasminoides ). Crocetin je dikarboxylová kyselina s 20 uhlíkovými řetězci, která je diterpenenoid a lze ji považovat za karotenoid. Byl to první karotenoid rostlin, který byl rozpoznán již v roce 1818, zatímco historie šafránového pěstování sahá více než 3000 let zpět. Hlavní aktivní složkou šafránu je žlutý pigment crocin 2 (jsou známy tři další deriváty s různými glykosylacemi) obsahující na každém konci molekuly skupinu gentiobiose (disacharid). Byla vyvinuta jednoduchá a specifická metoda HPLC-UV ke kvantifikaci pěti hlavních biologicky aktivních složek šafránu, konkrétně čtyř crocinů a crocetinu.

Nenasycené dikarboxylové kyseliny

Typ	Běžné jméno	Název IUPAC	Isomer	Strukturní vzorec	PubChem
Mononenasycené	Kyselina maleinová	Kyselina (Z) -butendiová	cis		444266
	Kyselina fumarová	Kyselina (E) -butendiová	trans		444972
	Kyselina acetyléndikarboxylová	Kyselina but-2-yndiová	nepoužitelné		371
	Kyselina glutakonová	Kyselina (Z) -pent-2-enedioová	cis		5370328
		Kyselina (E) -pent-2-enedioová	trans		5280498
		Kyselina 2-decendioová	trans		6442613
	Kyselina traumatická	Kyselina dodec-2-enedioová	trans		5283028
Nenasycený	Kyselina mukonová	Kyselina (2E, 4E) -hexa-2,4-dienendioová	trans, trans		5356793
		Kyselina (2Z, 4E) -hexa-2,4-dienendioová	cis, trans		280518
		Kyselina (2Z, 4Z) -hexa-2,4-dienendioová	cis, cis		5280518
	Kyselina glutinová ( kyselina allen -1,3-dikarboxylová)	(RS) - kyselina penta-2,3-dienedioová		HO 2 CCH = C = CHCO 2 H	5242834
Větvené	Kyselina citrakonová	Kyselina (2Z) -2-methylbut-2-enedioová	cis		643798
	Kyselina mesakonová	Kyselina (2E) -2-methyl-2-butendioová	trans		638129
	Kyselina itakonová	Kyselina 2-methylidenbutandiová	-		811

Kyselina traumatická byla jednou z prvních biologicky aktivních molekul izolovaných z rostlinných tkání. Ukázalo se, že tato dikarboxylová kyselina je v rostlině účinným prostředkem pro hojení ran, který stimuluje buněčné dělení v blízkosti místa rány, pochází z hydroperoxidů mastných kyselin 18: 2 nebo 18: 3 po přeměně na oxo- mastné kyseliny .

kyselina trans, trans -Mukonová je metabolit benzenu u lidí. Stanovení jeho koncentrace v moči se proto používá jako biomarker expozice na pracovišti nebo v životním prostředí benzenu.

Kyselina glutinová, substituovaný allen , byla izolována z Alnus glutinosa (Betulaceae).

Zatímco polynenasycené mastné kyseliny jsou v rostlinných kutikulách neobvyklé, byla jako součást povrchových vosků nebo polyesterů některých druhů rostlin popsána di-nenasycená dikarboxylová kyselina. Octadeca-c6, c9-dien-1,18-dioát, derivát kyseliny linolové , je tedy přítomen v kutikule Arabidopsis a Brassica napus .

Alkylitaconates

Z lišejníků a hub bylo izolováno několik dikarboxylových kyselin s alkylovým postranním řetězcem a itakonátovým jádrem , přičemž kyselina itakonová (kyselina methylen-jantarová) je metabolit produkovaný vláknitými houbami. Z těchto sloučenin bylo z různých druhů lišejníků Chaetomella izolováno několik analogů, nazývaných kyseliny chaetomellové s různou délkou řetězce a stupněm nenasycení . Ukázalo se, že tyto molekuly jsou cenné jako základ pro vývoj protinádorových léčiv kvůli jejich silným inhibičním účinkům na farnesyltransferázu .

Série alkyl- a alkenyl-itakonátů, známých jako kyseliny ceriporové ( Pub Chem 52921868 ), byla nalezena v kulturách selektivní houby degradující lignin (houba bílá hniloba ), Ceriporiopsis subvermispora. Podrobně byla diskutována absolutní konfigurace ceriporových kyselin, jejich stereoselektivní biosyntetická dráha a rozmanitost jejich metabolitů.

Substituované dikarboxylové kyseliny

Běžné jméno	Název IUPAC	Strukturní vzorec	PubChem
Kyselina tartronová	Kyselina 2-hydroxypropandiová		45
Kyselina mezoxalová	Kyselina oxopropandiová		10132
Kyselina jablečná	Kyselina hydroxybutandiová		525
Kyselina vinná	Kyselina 2,3-dihydroxybutandiová		875
Kyselina oxaloctová	Kyselina oxobutandiová		970
Kyselina asparagová	Kyselina 2-aminobutandiová		5960
kyselina dioxosukcinová	kyselina dioxobutandiová		82062
kyselina α-hydroxyglutarová	2-hydroxypentandikarboxylová kyselina		43
Kyselina arabinarová	Kyselina 2,3,4-trihydroxypentandiková		109475
Acetonedikarboxylová kyselina	Kyselina 3-oxopentandiová		68328
Kyselina α-ketoglutarová	Kyselina 2-oxopentandiová		51
Kyselina glutamová	Kyselina 2-aminopentandiová		611
Kyselina diaminopimelová	Kyselina (2R, 6S) -2,6-diaminoheptandiová		865
Kyselina cukrová	(2S, 3S, 4S, 5R) -2,3,4,5-tetrahydroxyhexandiová kyselina		33037

Aromatické dikarboxylové kyseliny

Běžná jména	Název IUPAC	Struktura	PubChem
Kyselina ftalová o- kyselina ftalová	Kyselina benzen-1,2-dikarboxylová		1017
Kyselina isoftalová m- kyselina ftalová	Kyselina benzen-1,3-dikarboxylová		8496
Kyselina tereftalová kyselina p- ftalová	Kyselina benzen-1,4-dikarboxylová		7489
Kyselina difenová Kyselina bifenyl -2,2'-dikarboxylová	Kyselina 2- (2-karboxyfenyl) benzoová		10210
Kyselina 2,6-naftalendikarboxylová	Kyselina 2,6-naftalendikarboxylová		14357

Kyselina tereftalová je komoditní chemikálie používaná při výrobě polyesteru známého pod značkami jako PET, Terylene, Dacron a Lavsan .

Vlastnosti

Dikarboxylové kyseliny jsou krystalické pevné látky. Rozpustnost ve vodě a teplota tání sloučenin α, ω - postupují v sérii, protože uhlíkové řetězce se prodlužují se střídáním lichého a sudého počtu atomů uhlíku, takže pro sudá čísla atomů uhlíku je teplota tání vyšší než pro další v řadě s lichým číslem. Tyto sloučeniny jsou slabé dvojsytné kyseliny s pKa které vedou k hodnotám ca. 4,5 a 5,5, jak se zvyšuje separace mezi dvěma karboxylátovými skupinami. Henderson-Hasselbalchova rovnice tedy ve vodném roztoku o pH asi 7, typickém pro biologické systémy, naznačuje, že existují převážně jako dikarboxylátové anionty.

Jako zesíťovací činidla lze použít dikarboxylové kyseliny, zejména malé a lineární. Dikarboxylové kyseliny, kde karboxylové skupiny nejsou odděleny žádným nebo jedním atomem uhlíku, se při zahřátí rozkládají za vzniku oxidu uhličitého a zanechávají monokarboxylovou kyselinu.

Blancovo pravidlo říká, že zahřátím barnaté soli dikarboxylové kyseliny nebo její dehydratací anhydridem kyseliny octové se získá anhydrid cyklické kyseliny, pokud jsou atomy uhlíku nesoucí kyselé skupiny v poloze 1 a (4 nebo 5). Kyselina jantarová tedy poskytne anhydrid kyseliny jantarové . U kyselin s karboxylovými skupinami v poloze 1 a 6 tato dehydratace způsobuje ztrátu oxidu uhličitého a vody za vzniku cyklického ketonu, například kyselina adipová bude tvořit cyklopentanon .

Deriváty

Pokud jde o monofunkční karboxylové kyseliny, existují deriváty stejného typu. Existuje však další komplikace, že lze změnit jednu nebo dvě karboxylové skupiny. Pokud se změní pouze jeden, pak se derivát nazývá „kyselina“, a pokud se změní oba konce, nazývá se to „normální“. Tyto deriváty zahrnují soli, chloridy, estery, amidy a anhydridy. V případě anhydridů nebo amidů se dvě z karboxylových skupin mohou spojit za vzniku cyklické sloučeniny, například sukcinimidu .

Viz také

• Kyselina trikarboxylová

Reference

externí odkazy

• Lipidomics gateway Structure Database Dikarboxylové kyseliny
• Dijkstra, Albert J. „Triviální názvy mastných kyselin - 1. část“ . lipidlibrary.aocs.org . Vyvolány 24 June 2019 .