19. Гідроксикарбонові кислоти. Гідроксикислоти
Гідроксикислоти, або спиртокислоти – це органічні сполуки, молекули яких містять одночасно карбоксильну і гідроксильну групи. Отже, гідроксикислоти є біфункціональними сполуками. Кількість функціональних груп в Гідроксикислотах може бути різна: одна гідроксильна і одна карбоксильна, дві гідроксильні і одна карбоксильна, дві гідроксильні і дві карбоксильні і т.д.
Гідроксикислоти можна розглядати як гідроксильні похідні відповідних органічних кислот:
Гідроксикислоти класифікують за основністю і за атомністю. Кількість карбоксильних груп вказує на основність кислоти, а кількість гідроксильних груп, враховуючи і гідроксил карбоксилу – на її атомність.
Наприклад: гідроксиоцтова, α- і β-гідроксипропіонова кислоти є одноосновними двоатомними гідроксикислотами.
Яблучна кислота – двоосновна триатомна гідроксикислота.
Для гідроксикислот використовують переважно історичні назви.
Часто гідроксикислоти називають за назвою відповідних карбонових кислот, позначаючи грецькими літерами положення спиртової групи в молекулі відносно карбоксилу.
За систематичною номенклатурою назву гідроксикислоти утворюють з назви відповідної карбонової кислоти перед якою ставлять префікс гідрокси-, що вказує на наявність ОН-групи в молекулах цих кислот. Місцеположення гідроксильної групи в ланцюгу вказують номером атом Карбону, з яким вона сполучена. Наприклад:
2-гідроксипропанова кислота.
19.1. Ізомерія
В ряду гідроксикислот ізомерія залежить від структури вуглецевого ланцюга і положення спиртового гідроксилу.
Крім того гідроксикислоти, молекули яких містять асиметричні атоми Карбону, існують ще у вигляді оптичних ізомерів:
19.2. Методи добування
Ряд кислот, як наприклад, молочна, яблучна, винна, лимонна та інші є продуктами життєдіяльності організму. Тому деякі гідроксикислоти в промислових масштабах добувають шляхом біосинтезу. Молочну кислоту добувають молочнокислим бродінням вуглеводів.
1. Гідроліз оксинітрилів:
2. Лужний гідроліз α-галогенокарбонових кислот:
3. З ненасичених кислот:
4. Реакція Реформатського (1889 р.)
При дії на альдегіди і кетони етилового естеру α-галогенозаміщених кислот в присутності Zn (пил) утворюються β-гідроксикислоти.
19.3. Фізичні властивості
Одноосновні гідроксикислоти з невеликою молекулярною масою – це густі сиропоподібні рідини або тверді речовини. Двоосновні гідроксикислоти – кристалічні речовини. Гідроксикислоти краще розчиняються у воді, ніж відповідні їм карбонові кислоти, обмежено розчиняються в етері та інших органічних розчинниках.
Багато гідроксикислот виявляють оптичну активність.
19.4. Хімічні властивості
Гідроксикислоти містять дві функціональні групи, їх хімічні властивості визначаються наявністю як карбоксильної так і гідроксильної груп. Тому гідроксикислоти одночасно виявляють властивості і карбонових кислот і спиртів, причому «–ОН» і «–СООН» групи можуть брати участь у хімічних реакціях окремо, незалежно одна від одної, або обидві разом.
1. Дисоціація кислот:
2. Утворення солей:
3. Утворення естерів:
4. Утворення алкоголятів:
5. Взаємодія з РСІ5 :
6. Окиснення гідроксикислот:
7. Відношення гідроксикислот до нагрівання:
а) α-гідроксикислоти:
б) β-гідроксикислоти:
в) γ- і δ-гідроксикислоти:
Лактони є біологічноактивними речовинами і використовуються для синтезу замінників крові. Деякі лактони мають приємний запах, їх використовують у парфумерії.
Контрольні запитання та завдання
1. Якими повинні бути відносні значення леткості оцтової кислоти, її ангідриду та ацетаміду? Обґрунтуйте свої міркування.
2. Поясніть, чому фумарова і малеїнова кислоти утворюють під час нагрівання один і той самий ангідрид, але фумарова кислота для цього нагрівається до вищої температури, ніж її ізомер.
3. Якими методами можна розрізнити, в якій із трьох пробірок знаходиться α-, β-, γ-гідроксивалеріанова кислота?
4. Обробка саліцилової кислоти надлишком брому у водному розчині приводить до утворення трибромфенолу. Чи можна очікувати аналогічної реакції від м- і п-гідроксибензенових кислот?
5. Чому галова кислота декарбоксилюється під час нагрівання легше, ніж бензенова? Чи з однаковою швидкістю будуть декарбоксилюватись 3,5- та 2,4-дигідроксибензенові кислоти?