9 Гидроксикислоты

Гидроксикислоты относятся к соединениям со смешанными функциями. Так называют органические соединения, содержащие две или более различных функциональных групп. К этой обширной группе соединений относятся также аминокислоты, альдегидо- и кетокислоты, гидроксиальдегиды, гидроксикетоны, углеводы и многие другие.

9.1 Алифатические гидроксикислоты

Гидроксикислоты – это органические вещества, в состав которых входят гидроксильная и карбоксильная группы.

Например, СН₂–СООН – гидроксиуксусная кислота.

׀

ОН

Для гидроксикислот различают понятия основности и атомности. Основность гидроксикислот измеряется числом карбоксильных групп в молекулах, а атомность – числом гидроксилов, включая и гидроксилы кислотных групп. Так, молочная кислота является одноосновной и двухатомной

яблочная – двухосновной и трёхатомной

Изомерия. Номенклатура

Простейшие гидроксикислоты обычно имеют тривиальные названия по природным источникам их получения: молочная, яблочная, винная и т.д.

Гидрксикислоты могут быть названы как гидроксипроизводные карбоновых кислот. Положение гидроксила относительно карбоксила указывается греческими буквами α, β, γ и т.д.

Названия гидроксикислот по номенклатуре ИЮПАК происходят от названий соответствующих карбоновых кислот с добавлением приставки гидрокси-, указывающей на гидроксил. Нумерация начинается с карбоксильной группы.

Изомерия гидроксикислот определяется изомерией углеродного скелета, числом и взаимным расположением групп –ОН и –СООН.

	угольная, гидроксимуравьиная, гидроксиметановая
	гликолевая, гидроксиуксусная, гидроксиэтановая
	молочная, α-гидроксипропионовая, 2-гидроксипропановая
	гидракриловая, β-гидроксипропио-новая, 3-гидроксипропановая
	α-гидроксимасляная, 2-гидроксибутановая
	β-гидроксиизомасляная, 2-метил-3-гидроксипропановая
	яблочная, гидроксиянтарная,
	винные, дигидроксиянтарная
	лимонная, 3-гидрокси-3-карбоксипентандиовая
	изолимонная, 2-гидрокси-3-карбоксипентандиовая

Способы получения

Способы получения рассмотрим на примере одноосновных двухатомных гидроксикислот.

– Гидролиз галогензамещённых кислот

– α-Гидроксикислоты получают гидролизом оксинитрилов

– β-Гидроксикислоты чаще всего получают по реакции Реформатского. Реакция заключается в действии цинка на смесь эфира галогензамещённой кислоты и альдегида или кетона с промежуточным образованием алкоголята эфира β-гидроксикислоты:

Гидрксикислоты могут быть получены также окислением гидроксиальдегидов и гликолей, присоединением воды к ненасыщеным кислотам и другими методами.

Физические свойства

Низшие гидроксикислоты – жидкие вещества, хорошо растворимые в воде. Остальные гидроксикислоты при комнатных условиях кристаллические вещества. Растворимость их в воде несколько лучше, чем у соответствующих карбоновых кислот.

Химические свойства

Присутствие в молекулах гидроксикислот двух функциональных групп обуславливает их реакции как спиртов и кислот. Естественно, взаимное влияние гидроксила и карбоксила накладывает отпечаток на их свойства. Особенно ярко это влияние проявляется когда обе группы находятся по соседству, т.е. в α-гидроксикислотах.

Дополнительный сдвиг электронной плотности в сторону гидроксила значительно увеличивает силу кислоты по сравнению с кислотами жирного ряда с тем же числом углеродных атомов. Например, константа диссоциации_. гликолевой кислоты (СН₂ОН–СООН – 1,76·10^-5) в 8,5 раз больше, чем уксусной (СН₃–СООН 1,48·10^-4).

Вступление в реакцию спиртового или кислотного гидроксила определяется условиями реакции и природой реагента. Действие галогеноводородных кислот приводит к замещению спиртового гидроксила. Под действием пятихлористого фосфора реагируют оба гидроксила одновременно (спиртовой и кислотный). Со щелочами в первую очередь образуются соли кислот, а затем уже алкоголяты. Как спирты гидроксикислоты образуют алкоголяты, простые эфиры, могут замещать гидроксил на другие группы. Как кислоты они дают соли, сложные эфиры, амиды и т.д.

Рассмотрим некоторые особые реакции, протекание которых возможно только благодаря одновременному присутствию в молекуле гидроксильной и карбоксильной групп.

– α-Гидроксикислоты легко восстанавливаются в карбоновые кислоты

– Гидроксикислоты более или менее легко отщепляют воду при нагревании, причём в зависимости от положения гидроксила образуются совершенно различные продукты.

α-Гидроксикислоты при нагревании легко отщепляют воду с образованием циклических сложных эфиров – лактидов. При этом гидроксильные и карбоксильные группы двух молекул взаимно этерифицируются

β-Гидроксикислоты при нагревании отщепляют воду и дают ненасыщенные кислоты

В γ- и δ-гидроксикислотах, а также в гидроксикислотах с более удаленным расположением гидроксила благодаря внутреннему вращению в достаточно длинной углеродной цепочке возможно пространственное сближение групп –ОН спирта и карбоксила. При дегидратации они образуют внутренние циклические сложные эфиры – лактоны.