Hydroxykyseliny

Hydroxykyseliny jsou karboxylové kyseliny, které mají v řetězci jeden nebo více atomů vodíku nahrazeny hydroxylovou skupinou.

Názvosloví

Systematický název

Je tvořen názvem výchozí karboxylové kyseliny s příslušným lokantem a předponou hydroxy, případně násobících předpon di, tri. Číslování arabskými číslovkami se používá ve spojení se systematickými názvy kyseliny, označení řeckými písmeny se používá obvykle kombinací s triviálními názvy.

U významnějších hydroxykyselin se používají téměř výhradně triviální názvy.

Vlastnosti

Sirupovité nebo krystalické látky, dobře rozpustné ve vodě a v některých organických rozpouštědlech. Většinou se jedná o kyselejší látky než základní kyseliny a zároveň méně reaktivní a méně kyselé než halogenkyseliny.

Zachovávají si i vlastnosti alkoholů, případně fenolů; dají se oxidovat na oxokyseliny.

Mezi hydroxykyselinami je řada opticky aktivních látek. Této vlastnosti se využívá v analytické chemii v tzv. polarimetrii.

 

Obr. 1: Tetraedrické modely a Fischerova projekce enantiomerů kyseliny mléčné

Příklady reakcí

Oxidace nebo dehydrogenace

Z primárních a sekundárních hydroxykyselin vznikají oxokyseliny:

HO-CH₂-COOH → O=CH-COOH

Zahřívání hydroxykyselin

  Dochází k dehydrataci, produkty závisí na umístění OH skupiny:

• z α- hydroxykyseliny vzniká cyklický diester laktid:

• zahřívání β-hydroxykyselin dochází k eliminaci vody a vznikají nenasycené karboxylové kyseliny:

• zahříváním  γ- a δ- hydroxykyselin vzniká vnitřní ester lakton (1):

• hydroxykyseliny s větší vzdáleností hydroxyskupiny tvoří složité polymerní estery.

Příprava hydroxykyselin

  α – hydroxykyseliny se připravují hydrolýzou α – halogenkyselin (velmi zředěný roztok hydroxidu), např. příprava kyseliny hydroxyoctové (glykolové):

   R-CHCl-COOH + 2 NaOH_aq → R-CH(OH)-COONa + NaCl + H₂O (vzniká její sůl)

  β  – hydroxykyseliny  se připravují adicí vody na nenasycené karboxylové kyseliny:

   CH₂=CH-COOH + H₂O → CH₂(OH)-CH₂-COOH

Oxidace diolů nebo hydroxyaldehydů je méně běžná:

   HO-CH₂-CH₂-OH → HO-CH₂-CH=O → HO-CH₂-COOH

Kyanhydrinová syntéza z aldehydů nebo ketonů, vzniklý nitril se následně hydrolyzuje:

Aromatické hydroxykyseliny lze připravit z příslušného fenolátu za zvýšeného tlaku s oxidem uhličitým, jedná se o tzv. Kolbeho syntézu pro výrobu kyseliny salicylové (2):

 

Biochemickými procesy za přítomnosti bakterií, případně plísní, vzniká kyselina mléčná, vinná a citronová.

Zástupci

Kyselina glykolová - CH₂OH-COOH se vyskytuje v některých cukernatých rostlinách, např. v ananasu, melounu nebo nezralých hroznech. Používá se do přípravků péče o pleť, v kožním lékařství, ale i při organické syntéze.

Kyselina mléčná CH₃ – CH(OH) – COOH má asymetrický uhlík a existuje ve 2 enantiomerech. Neaktivní mléčná kyselina vzniká mléčným kvašením cukrů. Je obsažena v kyselém mléku, jogurtech, kefíru, kvašených okurkách, kysaném zelí, a siláži. Pravotočivá mléčná kyselina vzniká ve svalstvu rozkladem glykogenu. Racemická mléčná kyselina je sirupovitá kapalina, snadno rozpustná ve vodě i v ethanolu. Používá se v potravinářském průmyslu, koželužství, textilním průmyslu a v kosmetických přípravcích.

Kyselina jablečná  HOOC– CH₂ – CH(OH)–COOH chutná trpce, vyskytuje v trpkých a kyselých plodech (zelená jablka), je součástí citrátového cyklu.

Kyselina vinná HOOC– CH(OH) – CH(OH)–COOH je přítomna v hroznech. V přírodě se vyskytuje pouze ve směsi dvou optických izomerů (racemická směs). Hydrogenvínan draselný se sráží na stěnách vinných sudů a tvoří tzv. vinný kámen. Rozpustný vinan draselno-sodný je součástí Fehlingova činidla.  Kyselina se používá do nápojových prášků (šumák).

Kyselina citronová HOOCCH₂C(OH)(COOH)CH₂COOH  je krystalická látka, dobře rozpustná ve vodě, v přírodě se vyskytuje v ovoci - citrusové plody, rybíz, brusinky, borůvky. Je součástí Krebsova cyklu. Používá se jako konzervant při zavařování, ochucování v potravinářském průmyslu a jako pomocná látka při výrobě léčiv.  Průmyslově se vyrábí biochemicky působením plísně rodu Aspergillius na melasu (vedlejší produkt z výroby sacharózy).

Kyselina gallová , 3,4,5-trihydroxykarboxylová kyselina                                                                                                             

je bezbarvá krystalická látka, ve vodě se rozpouští špatně. Má silné redukční účinky. Patří mezi nejdéle známé kyseliny, protože je obsažena v dubové kůře, listech čajovníku a je i hlavní složkaou taninu. Používá se při výrobě barviv i je součást farmaceutických výrobků (dermatol – zásaditá bismutitá sůl v kožním lékřství, léčba popálenin i střevních chorob).

 Kyselina salicylová je bezbarvá krystalická látka, špatně rozpustná ve vodě. Nachází se v kůře vrby. Má velký význam v lékařství.

Kyselina acetylsalicylová je bezbarvá krystalická látka, používá se jako analgetikum, antipyretikum a  antiflogistikum.

Kyselina p-aminosalicylová PAS je významný lék proti tuberkulóze.

         

 

Zdroje

1. DAVÍDEK, Jiří. WIKISKRIPTA.EU. Vznik laktonu: Vonné látky [online]. [cit. 29.10. 2013]. Dostupné z: http://www.wikiskripta.eu/index.php/Soubor:Vznik-laktonu.jpg 
2. VÍTEK, Antonín. Wikipedia.cz [online]. [cit. 14.7.2014]. Dostupný z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Kolbe-Schmittova_priprava_kys-salicylova.PNG

Obrázky

• Obr. 1: AMANN, Wolfgang, Werner EISNER, Paul GIETZ, Josef MAIER, Werner SCHIERLE, Reiner STEIN, Jiří SVOBODA a Bohumil KRATOCHVÍL. Chemie pro střední školy: 2 b. Praha: Scientia, spol.sr.o., 2000. ISBN 80-7183-079-8.
• Obr. 2: Autor neznámý. Bayer_aspirin [online]. [cit. 6.7. 2014]. Dostupné z: http://inventors.about.com/library/inventors/blaspirin.htm
• Obr. 3:  Autor neznámý. Bayer_aspirin_2 [online]. [cit. 6.7. 2014]. Dostupné z: http://inventors.about.com/library/inventors/blaspirin.htm
• Obr. 4: Archiv autora
• Obr. 5: YOUTUBE.COM. [online]. [cit. 10.11. 2014]. Dostupné z: http://www.youtube.com/watch?v=LtAyFjOn2Eg
• Obr. 6: Autor neznámý. Felix Hoffmann [online]. [cit. 6.7. 2014]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Felix_Hoffman.jpg
• Obr. 7: YOUTUBE.COM. [online]. [cit. 11.11. 2014]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Kyselina_ml%C3%A9%C4%8Dn%C3%A1