Оксикислоты (гидроксикислоты)

Оксикислоты (спиртокислоты) – это производные карбоновых кислот, содержащие в радикале, соединенном с карбоксилом, одну, две или несколько гидроксильных групп.

В зависимости от количества карбоксильных групп оксикислоты делятся на одноосновные, двухосновные и т.д.; в зависимости от общего количества гидроксильных групп оксикислоты делятся на одно- или многоатомные.

По характеру радикала оксикислоты бывают предельные и не­предельные, ациклические, циклические или ароматические.

В оксикислотах встречаются следующие виды изомерии:

структурная (изомерия цепи радикала, изомерия взаимного положения карбоксила и гидроксила);

оптическая (зеркальная), обусловленная наличием асимметричных атомов углерода.

Названия оксикислотам дают по названию кислоты с добавле­нием «окси» или «диокси» и т.д. Широко используется и тривиаль­ная номенклатура.

НО–СН₂–СООН

гликолевая (оксиуксусная)

молочная (α-оксипропионовая)

α-оксимасляная β-оксимасляная

(2-оксибутановая) (3-оксибутановая)

Физические свойства. Низшие оксикислоты чаще всего – это густые, сиропообразные вещества. Оксикислоты смешиваются с водой в любых соотношениях, а с ростом молекулярной массы растворимость уменьшается.

Химические свойства.

1. Кислотные свойства – оксикислоты дают все реакции, харак­терные для карбоксила: образование солей, сложных эфиров, амидов, галогенангидридов и т.п. Гидроксикислоты – более сильные электролиты, чем соответствующие им карбоновые кислоты (влияние гидроксильной группы).

2. Спиртовые свойства – реакции замещения водорода гидроксигруппы, образование простых и сложных эфиров, замещение –OHна галоген, внутримолекулярная дегидратация, окисление.

хлоруксусная гликолевая глиоксалевая

кислота кислота кислота

а) НО–СН₂–СООН + СН₃OHНО–СН₂–СО–О–СН₃+ Н₂О

сложный эфир гликолевой кислоты и метилового спирта

б) НО–СН₂–СООН + 2СН₃ОНСН₃–О–СН₂–СООСН₃+ 2Н₂О

гликолевая метиловый метиловый эфир

кислота спирт метоксиуксусной кислоты

(полный эфир)

3. Отношение оксикислот к нагреванию – при нагревании α-оксикислоты отщепляют воду, образуя циклический сложный эфир, построенный ид двух молекул α-оксикислот:

α-оксипропионовая кислота лактид

β-Оксикислоты в тех же условиях легко теряют воду с образо­ванием непредельных кислот.

НО–СН₂–СН₂–СООНСН₂=СН–СООН

β-оксипропионовая акриловая кислота

кислота

γ-Оксикислоты тоже могут терять молекулу воды с образовани­ем внутримолекулярных эфиров – лактонов.

НО–СН₂–СН₂–СН₂–СООН

γ-оксимасляная кислота

γ-бутиролактон

Некоторые оксикислоты получаются из природных продуктов. Так, молочную кислоту получают при молочно-кислом брожении сахаристых веществ. Синтетические способы получения основаны на следующих реакциях:

1) Cl–СН₂–СООН + НОННО–СН₂–СООН;

монохлоруксусная гликолевая

кислота кислота

2) СН₂=СН–СООН + НОННО–СН₂–СН₂–СООН.

акриловая кислота β-оксипропионовая кислота

Представители оксикислот.

Гликолевая (оксиуксусная) кислота – кристаллическое вещест­во, содержащееся в незрелых фруктах, в свекловичном соке, репе и других растениях. В промышленности получается восстановлением щавелевой кислоты. Применяется при крашении (ситцепечатание).

Молочная кислота (α-оксипропионовая) – густая жидкость или легкоплавкая кристаллическая масса. Молочная кислота образуется в процессе молочно-кислого брожения сахаров, под действием молочно-кислых бактерий. Содержится в кисломолочных продуктах, квашеной капусте, силосе. Используется при протравном крашении, в кожевенном производстве, в медицине.

Мясомолочная кислота содержится в мускульном соке животных и мясных экстрактах.

Двухатомная глицериновая кислота участвует в процессах жизнедеятельности растений и животных.

Аскорбиновая кислота (витамин С) – кристаллическое вещество, содержащееся в свежих фруктах, лимонах, черной смородине, в свежих овощах – капусте, бобах. Синтетически витамин С получают окислением многоатомного спирта сорбита.

α-аскорбиновая кислота

Аскорбиновая кислота легко разлагается кислородом воздуха, особенно при нагревании

Ациклические двух- и трехосновные оксикислоты.

Яблочная (оксиянтарная) кислота (НООС–СНОН–СН₂–СООН) – это кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде; применяется в медицине, содержится в недозрелой рябине, барбарисе, ревене, в виноградном соке, вине.

Винная (винно-каменная, диоксиянтарная) кислота (НООС–*СНОН–*СНОН–СООН) имеет 2 асимметричных атома углерода и поэтому имеет 4 оптических изомера. Образует кислые калиевые соли, которые плохо растворяются в воде и выпадают в осадок. Кристаллы соли можно наблюдать в вине (винный камень). Смешанная калиево-натриевая соль называется сегнетовой солью. Соли винной кислоты называются тартратами.

винный камень сегнетовая соль

Винная кислота распространена в растениях (рябина, виноград и т.д.).

Лимонная кислота со­держится в цитрусовых. В промышленности получается из плодов лимона, окислением сахаров плесневыми грибками, при переработке хвои ели.

Лимонная кислота – биологически важное соединение, прини­мает участие в обмене веществ. Применяется в медицине, пищевой, текстильной промышленности как добавка к красителям.

Циклические одноосновные многоатомные оксикислоты входят в состав желчных кислот и других физиологически важных соединений; например, ауксин усиливает рост растений.

Ароматические оксикислоты подразделяются на фенолокислоты и жирно-ароматические кислоты, содержащие гидроксил в боковой цепи.

о-оксибензойная миндальная кислота

(салициловая) кислота

Салициловая кислота содержится в некоторых растениях в свободном виде (календула), но чаще в виде сложных эфиров. В промышленности получается путем нагревания фенолята натрия с углекислотой. Используется как дезинфицирующее средство и при синтезе красителей. Многие производные салициловой кислоты применяются как лекарства (аспирин, салол).

аспирин салол (фениловый эфир

(ацетилсалициловая кислота) салициловой кислоты)

Галловая кислота (3,4,5-триоксибензойная).

Содержится в листьях чая, дубовой коре, в гранатовом дереве. В промышленности получается из таннина кипячением с разбавленными кислотами. Применяется для изготовления чернил, в фотографии, в медицине как антисептик. Галловая кислота и её производные широко используются в качестве консервантов для многих пищевых продуктов (жиры, высокосортные мыла, молочные продукты), обладает дубильными свойствами и имеет определённое значение в производстве кожи и в протравном крашении.

Миндальная кислота относится к жирно-ароматическим ки­слотам (С₆Н₅–СН(ОН)–СООН), содержится в амигдалине, в горчи­це, бузине и т.д.

Дубильные вещества часто являются производными много­атомных фенолов. Они входят в состав растений и получаются из экстрактов коры, древесины, листьев, корней, плодов или наростов (галлов).

Таннины являются наиболее важными дубильными вещества­ми. Это смесь разных химических соединений, главными из которых являются эфиры галловой и дигалловой кислот и глюкозы или многоатомных спиртов.

Dг-дигалловая кислота

м-дигалловая кислота

Таннин проявляет свойства фенолов и сложных эфиров. С рас­твором хлорного железа образует комплексное соединение черного цвета. Таннины находят широкое применение как дубильные экстракты, протравы при крашении хлопчатобумажных тканей, как вяжущие вещества в медицине (обладают бактерицидными, кровеостанавливающими свойствами), являются консервантами.

ЛИПИДЫ

К липидам относятся органические вещества, многие из которых являются сложными эфирами жирных высокомолекулярных кислот и многоатомных спиртов, – это жиры, фосфатиды, воска, стероиды, жирные высокомолекулярные кислоты и др.

Липиды находятся главным образом в семенах растений, ядрах орехов, а в животных организмах – в жировой и нервной тканях, особенно в мозгу животных и человека.

Жиры

Природные жиры представляют собой смеси сложных эфиров трёхатомного спирта глицерина и высших карбоновых кислот, т.е. смеси глицеридов этих кислот.

Общая формула жира:

α

β

α¹,

где R^IR^IIR^III– углеводородные радикалы высших жирных кислот нормального строения с чётным числом углеродных атомов. В состав жиров могут входить остатки как насыщенных, так и ненасыщенных кислот.

Насыщенные кислоты:

С₁₅H₃₁COOH– пальмитиновая;

С₁₇Н₃₅СООН – стеариновая;

С₃Н₇СООН – масляная (содержится в сливочном масле) и др.

Ненасыщенные кислоты:

С₁₇Н₃₃СООН – олеиновая;

С₁₇Н₃₁COOH– линолевая;

С₁₇Н₂₉СООН – линоленовая и др.

Получают жиры из природных источников животного и расти­тельного происхождения.

Физические свойства жиров обусловлены кислотным соста­вом. Жиры, содержащие преимущественно остатки насыщенных ки­слот, – твёрдые или мазеобразные вещества (бараний, говяжий жир и др.) Жиры, в составе которых содержатся главным образом остатки ненасыщенных кислот, имеют жидкую консистенцию при комнатной температуре и называются маслами. Жиры не растворяются в воде, но хорошо растворяются в органических растворителях: эфире, бензоле, хлороформе и др.

Химические свойства. Как все сложные эфиры, жиры подвер­гаются гидролизу. Гидролиз может протекать в кислой, нейтральной или щелочной среде.

1. Кислотный гидролиз.