Органическая химия. Лекция - Гидроксикислоты

1.

ОМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ
АКАДЕМИЯ
КАФЕДРА ХИМИИ
ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
Лекция
Гидроксикислоты.
1. Классификация. Номенклатура. Отдельные
представители
2. Общие химические свойства гидроксикислот (свойства
карбоновых кислот и спиртов).
3. Специфические свойства алифатических
гидроксикислот (отношение к нагреванию).
4. Фенолокислоты. Салициловая кислота и
фармпрепараты на ее основе.
Лектор: кандидат биологических наук, доцент
Атавина Ольга Васильевна

2. Цели лекции:

1. Обучающая - Сформировать знания о
строении, номенклатуре и реакционной
способности гидроксикислот.
2. Развивающая – Расширить кругозор
обучающихся на основе интеграции знаний;
развивать логическое мышление.
3. Воспитательная – Содействовать
формированию у обучающихся устойчивого
интереса к изучению дисциплины
«Органическая химия»

3. Классификация. Номенклатура.

Гидроксикислоты – производные карбоновых кислот, у которых
один или несколько атомов водорода в радикале замещены на
гидроксильную группу –ОН.
Классификация.
I.В зависимости от строения радикала различают
алифатические (спиртокислоты) и ароматические(фенолокислоты)
II.По взаимному расположению карбоксильных и гидроксильных
групп различают α, β, γ, δ и т.д. гидроксикислоты
III.По количеству карбоксильных групп различают основность
гидроксикислот (одно-, двух-, трехосновные)
IV.По количеству гидроксильных групп различают атомность
гидроксикислот (одно-, двух-, трех-, четырехатомные)

4. Классификация. Номенклатура.

Номенклатура.
1)По заместительной номенклатуре ИЮПАК
название производят от названия соответствующей
карбоновой кислоты с префиксом «гидрокси», отмечая
положение ОН-группы арабской цифрой.
2)Используют тривиальные названия
3)Используют локанты α, β, γ и т.д. (в настоящее
время применяется редко).

5. Отдельные представители

Отдельные представители:
1. Молочная кислота (2-гидроксипропановая кислота,
α-гидроксипропионовая кислота)
CH3
CH
COOH
OH
Алифатическая, одноосновная, двухатомная.
Соли – лактаты.
Молочная кислота образуется в результате молочнокислого
брожения углеводов, содержится в кислом молоке, квашеной
капусте, различных солениях. L(+) молочная кислота при
интенсивной физической работе накапливается в мышцах.
Лактаты кальция и железа(II) применяются в качестве
лекарственных препаратов при заболевания, связанных с
недостатком кальция в организме и при анемиях.

6. Отдельные представители

2. β-гидроксимасляная кислота (3-гидроксибутановая
кислота)
CH3
CH
CH2
COOH
OH
Алифатическая, одноосновная, двухатомная.
Соли – β-гидроксибутираты.

7. Отдельные представители

3. Яблочная кислота (2-гидроксибутандиовая кислота,
α-гидроксиянтарная кислота)
HOOC
CH
CH2
COOH
OH
Алифатическая, двухосновная, трехатомная.
Соли – малаты.
Содержится в незрелых яблоках, ягодах рябины, клюквы,
малины.
В природе встречается L(-) яблочная кислота. В живых
организмах образуется в процессе обмена углеводов, принимает
участие в цикле трикарбоновых кислот(цикл Кребса).

8. Отдельные представители

4. Винная кислота (2,3-дигидроксибутандиовая кислота,
α, α’-дигидроксиянтарная кислота)
HOOC
CH
CH
OH
OH
COOH
Алифатическая, двухосновная, четырехатомная.
Соли – тартраты.

9. Отдельные представители

Калиево-натриевая соль винной кислоты называется
сегнетовой (сеньетовой) солью:
При взаимодействии с гидроксидом меди (II) в щелочной среде
сегнетовая соль образует комплекс ярко-синего цвета, получивший
название реактив Фелинга, применяемый для качественного
обнаружения альдегидной группы.

10. Отдельные представители

5. Лимонная кислота
(2-гидроксипропан-1,2,3-трикарбоновая кислота)
CH2
HO
C
CH2
COOH
COOH
COOH
Алифатическая, трехосновная, четырехатомная.
Соли - цитраты.
Широко используются в пищевой промышленности и медицине,
например, тринатриевая соль - цитрат натрия применяется в медицине
для консервирования донорской крови.

11. Отдельные представители

6. Салициловая кислота (2-гидроксибензойная кислота)
COOH
OH
Ароматическая, одноосновная, двухатомная.
Соли - салицилаты.
Обладает антисептическими свойствами, находит применение
как консервант пищевых продуктов. Широко используются фарм.
препараты на ее основе.

12. Химические свойства.

Общие химические свойства (карбоновых кислот и спиртов)
Рассмотрим на примере гликолевой кислоты
(2-гидроксиэтановая):
1)Реакция нейтрализации:
CH2 COONa
CH2 COOH + NaOH
-H2O
OH
OH
гликолят натрия
2)С аммиаком при to образуются амиды:
CH2
OH
COOH
+
NH3
-H2O
CH2
C
OH
O
NH2
амид гликолевой кислоты

13. Химические свойства.

3)Реакция этерификации со спиртами:
этиловый эфир гликолевой кислоты
4)С галогеноводородами. Реакция SN:
CH2
OH
COOH
+
H Cl
-H2O
CH2
C
Cl
O
OH
2-хлорэтановая кислота

14. Химические свойства.

5)Реакция ацилирования:
CH2
C
OH
O
OH
+ CH3
C
Cl
O
-HCl
CH2
C
O
O
C
CH3
OH
O
2-ацетоксиэтановая кислота
6)Образование галогенангидридов:
CH2
C
OH
O
OH + 2 PCl5
CH2
C
Cl
O
Cl
+ 2 POCl3 + 2 H Cl
Хлорангидрид 2-хлорэтановой кислоты

15. Химические свойства.

7)Реакции окисления:
При ферментативном окислении молочной кислоты образуется
пировиноградная кислота, яблочной – щавелевоуксусная кислота.
а)
молочная кислота
ПВК
яблочная кислота
ЩУК
б)

16. Специфические свойства гидроксикислот.

Специфические свойства гидроксикислот
(отношение к нагреванию).
I.α-гидроксикислоты
a) При нагревании в результате межмолекулярной дегидратации
образуется димерный продукт, который легко превращается в
более устойчивый шестичленный циклический диэфир - лактид.
2 CH3
CH
C
OH
O
OH
-H2O
CH3
CH
C
OH
O
-H2O
O
CH
COOH
CH3
O
O
CH3
H 3C
O
O
лактид (дилактид)

17. Специфические свойства гидроксикислот.

Лактидами называются циклические эфиры, построенные из
двух и более остатков гидроксикислот (не обязательно αгидроксикислот).
Название лактидов включает основу тривиального названия
гидроксикислоты, суффикс -ид и умножающий префикс ди-, три- и
т.д., указывающий число молекул, образующих лактид.
Например: Дигликолид – от гликолевой кислоты
Дилактид – от молочной кислоты

18. Специфические свойства гидроксикислот.

b) При кипячении с разбавленными минеральными кислотами
отщепляют муравьиную кислоту:
CH3 CH
OH
COOH
t
O
H
+
CH3 C
H + HCOOH
O
c)При нагревании α-гидроксикислот с концентрированной
серной кислотой также происходит образование карбонильных
соединений с одновременным отщеплением воды и оксида
углерода(II) – продуктов разложения муравьиной кислоты:
пропаналь

19. Специфические свойства гидроксикислот.

II.β-гидроксикислоты
При нагревании или под действием минеральных кислот легко
подвергаются дегидратации с образованием α,β-непредельных
кислот:
CH3 CH
OH
CH
COOH
H
3-гидроксибутановая
β-гидроксимасляная
t
O
-H2O
CH3 CH
CH
COOH
бутен-2-овая кислота

20. Специфические свойства гидроксикислот.

III.γ-гидроксикислоты
При нагревании в кислой среде, а иногда просто при стоянии в
растворе γ и δ-гидроксикислоты легко подвергаются
внутримолекулярной дегидратации с образованием пяти- и
шестичленных лактонов, например:
4-гидроксибутановая кислота
γ-бутиролактон (4-бутанолид)

21. Специфические свойства гидроксикислот.

Лактонами называются внутренние сложные эфиры
гидроксикислот.
По номенклатуре ИЮПАК лактоны, образованные из
алифатических кислот, называют, добавляя суффикс – олид к
названию углеводорода с тем же числом атомов углерода. Цифрой
обозначают место замыкания цикла, начиная нумерацию от
карбонильного атома углерода.
Легкость образования лактонов из γ и δ-гидроксикислот
объясняется повышенной термодинамической устойчивостью пятии шестичленных циклических соединений. Циклы меньшего или
большего размера в этих условиях не образуются.
Лактоны, подобно сложным эфирам, при нагревании в кислой и
щелочной среде легко гидролизуются до соответствующих
гидроксикислот. Реакция гидролиза в щелочной среде необратима.
Наибольшую устойчивость к гидролизу проявляют δ-лактоны.

22. Ароматические гидроксикислоты.

Ароматические гидроксикислоты (фенолокислоты)
Это производные ароматических карбоновых кислот, у которых
один или несколько атомов в ароматическом кольце заменены на
гидроксильные группы –ОН.
Наиболее важными для фармации являются:
1)Галловая кислота:
COOH
HO
3,4,5-тригидроксибензойная
HO
OH
кислота
Входит в состав дубильных веществ (дубовой коре, листьях чая и
др.). Водные растворы танинов – гликозидов галловой кислоты
обладают способностью свертывать и осаждать белки. На этом
основано применение танина в качестве кровоостанавливающего
средства.

23. Ароматические гидроксикислоты.

2) Орто-гидроксикоричная кислота:
HC
CH COOH
OH
Существует в виде 2-х геометрических изомеров:
цис- и
трансOH
OH
COOH
C
H
C
H
H
C
H
C
COOH
кумариновая кислота о-кумаровая кислота
Кумариновая кислота неустойчива, существует только в виде
производных. Лактон (кумарин) и его гидроксипроизводные входят в
состав многих растений (клевер, донник и др.).

24. Ароматические гидроксикислоты.

3)Салициловая кислота:
(о-гидроксибензойная кислота)
COOH
OH
Обладает большей кислотностью, чем бензойная кислота, а также
мета- и пара- изомеры. Это объясняется стабилизацией аниона за счет
образования внутримолекулярной водородной связи:
Салициловая кислота применяется в медицине в виде спиртовых
растворов и мазей как антисептическое лекарственное средство.

25. Ароматические гидроксикислоты.

Фармпрепараты на основе салициловой кислоты.
1)Метилсалицилат:
Используется как противовоспалительное, анальгетическое
средство наружно (в виде мазей).

26. Ароматические гидроксикислоты.

2)Салицилат натрия:
COOH
COONa
OH
+
NaHCO3
OH
+ CO2 + H2O
Применяется в качестве анальгетического,
противовоспалительного, жаропонижающего средства.

27. Ароматические гидроксикислоты.

3)Фенилсалицилат (салол):
O
C Cl
COONa
OH
POCl3
OH
O
C OC H
6 5
C6H5ONa
OH
-NaCl
салицилат
натрия
хлорангидрид
салициловой кислоты
салол
Используется как антисептическое средство при заболеваниях
кишечника, а также в качестве оболочек таблетированных
лекарственных средств.

28. Ароматические гидроксикислоты.

4)Ацетилсалициловая кислота (аспирин):
COOH
COOH
OH
+
CH3
CH3
C
C
O
O
O
C
O
CH3
+
CH3COOH
O
Ацетилсалициловая кислота используется в качестве
обезболивающего, жаропонижающего средства.
Салициловая кислота и её производные со свободной
гидроксильной группой дают с раствором хлорида железа (III)
фиолетовое окрашивание, характерное для фенолов, что
используется в качественном анализе.

29.

Спасибо
за
Ваше внимание!