HYDROXYACID

Chia sẻ: A A | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

Thêm vào BST

Báo xấu

45
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'hydroxyacid', y tế - sức khoẻ, y dược phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: HYDROXYACID

Ch−¬ng 26 HYDROXYACID Môc tiªu 1. §äc ®−îc danh ph¸p c¸c hydroxyacid theo IUPAC vµ th«ng th−êng. 2. Tr×nh bµy ®−îc hãa tÝnh cña hydroxyacid vµ tÝnh chÊt t−¬ng hç gi÷a hai nhãm chøc. Hydroxyacid cßn ®−îc gäi lµ hîp chÊt oxyacid. Cã hai lo¹i hîp chÊt hydroxyacid quan trong: − Acid carboxylic chøa chøc alcol: HO -R-COOH (Alcol-acid) − Acid carboxylic chøa chøc phenol: HO -Ar-COOH ( Phenol-acid) 1. Danh ph¸p Tªn vµ vÞ trÝ nhãm OH + Tªn acid t−¬ng øng §¸nh sè hoÆc dïng ch÷ c¸i α, β, γ,.. ortho, meta, para ®Ó chØ vÞ trÝ cña nhãm OH. γ β δ α CH3-CH2-CH2-CHOH-CH2-COOH Acid β−Hydroxycaproic COOH COOH OH OH Acid 3-Hydroxybenzoic Acid 4-Hydroxybenzoic Acid m-Hydroxybenzoic Acid p-Hydroxybenzoic 2. §ång ph©n − Sè ®ång ph©n phô thuéc vÞ trÝ nhãm OH. − Th−êng cã ®ång ph©n quang häc. 18
C«ng thøc Danh ph¸p §ång ph©n quang häc Acid glycolic HO-CH2-COOH - R- Lactic Acid lactic S-Lactic CH2-CHOH-COOH R,S-Lactic R-Malic Acid malic S-Malic HOOC-CHOH-CH2-COOH R,S-Malic 2R,3R-Tartaric Acid tartaric 2S,3S-Tartaric. HOOC-CHOH-CHOH-COOH 2R,3S-Mesotartaric CH2 COOH Acid citric - HO C COOH CH2 COOH Acid tropic R(+)-Tropic C6H5 CH COOH CH2OH S(-)-Tropic R,S-Tropic Acid mandelic R(-)-Mandelic C6H5-CHOH-COOH 3. §iÒu chÕ 3.1. Thñy ph©n halogenoacid R CHCl- COOH + H2O → R -CHOH- COOH + HCl 3.2. Khö hãa ester cña oxoacid (aldehyd-ceton acid) Khö hãa b»ng hydro míi sinh (hçn hèng natri) hay H2 / Ni H / Ni H2O CH 3 CO CH 2CO2Et 2 CH 3 CHOH CH 2CO2Et CH 3 CHOH CH 2COOH o Aceto acetat ethyl 1 20 C ,100 atm β -Hydroxy butyrat ethyl -EtOH Aacid β-hydroxy butyric H2O 2 H (Ni) R CH (CH ) n COOR R C (CH2) n COOR R CH (CH2) n COOH 2 to -ROH O OH OH 19
3.3. Tõ aldehyd -ceton Céng hîp HCN vµo aldehyd - ceton, thñy ph©n tiÕp theo thu ®−îc α-hydroxyacid. H3O+ H CN R CH2 CH = O R CH2 CHOH CN R CH2 CHOH COOH 3.4. Tõ c¸c hîp chÊt etylen oxyd Etylen oxyd t¸c dông víi HCN vµ thñy ph©n tiÕp theo thu ®−îc β- hydroxyacid. + HCN H3O CH2 CH2 HO CH2 CH2 CN HO CH2 CH2 CO2H O 3.5. Ph¶n øng Reformatski (1889) Ester cña acid α-halogencarboxylic t¸c dông víi aldehyd hoÆc ceton cã Zn lµm chÊt trung gian sÏ t¹o thµnh acid β-oxycarboxylic. Ph¶n øng x¶y ra nh− sau: R' R' R' O Zn Br OH H2O Br CH2 CO2Et C C=O C R R R CH2CO2Et CH2CO2Et Zn 3.6. Tõ acid amin Acid amin t¸c dông víi HNO2 CH 3 CH (NH 2) CO 2H + HO N = O CH 3 CH OH CO 2H + H2O + N2 Aacid lactic α - Aalanin 3.7. §iÒu chÕ c¸c phenolacid Ph−¬ng ph¸p Kolbe -Schmitt Phenolat kh« t¸c dông víi CO2 cã nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt. øng dông ®Ó s¶n xuÊt acid salicylic trong c«ng nghiÖp. OH OH ONa COONa CO 2 CO 2 200oC 125oC , 7 atm COONa Natri salisilat p - Oxybenzoat natri C¸c phenol kh¸c cã ph¶n øng t−¬ng tù: COO Na O Na OH OH CO 2 CO 2 130oC , 5 atm 250oC , 5 atm COO Na 2- Hydroxy-naph talen- 3-Hyd roxy -naph talen- β-Naphtolat natri -1-carboxylat natri -2-carboxylat natri 20
4. TÝnh chÊt lý häc Hydroxyacid th−êng lµ chÊt kÕt tinh, cã liªn kÕt hydro tan tèt trong n−íc, dÔ ph©n hñy khi cã nhiÖt ®é. 5. TÝnh chÊt hãa häc C¸c hydroxyacid thÓ hiÖn tÝnh chÊt ®Æc tr−ng cña chøc acid COOH, chøc OH cña alcol hay chøc OH cña phenol. 5.1. C¸c ph¶n øng cña alcolacid (HO -R-COOH) − Ph¶n øng cña chøc -COOH (tÝnh acid, t¹o ester...) − Ph¶n øng cña chøc -OH (t¹o ester víi dÉn xuÊt acid, ph¶n øng SN...) 5.2. Ph¶n øng t¸ch n−íc Tïy thuéc vÞ trÝ nhãm OH, khi cã nhiÖt ®é, ph¶n øng t¸ch n−íc cña hydroxyacid x¶y ra trong c¸c tr−êng hîp sau ®©y: 5.2.1. Víi α-hydroxy acid − 2 ph©n tö α-hydroxy acid t¸ch 2H2O t¹o vßng lactid (diester vßng). O O R O OH HO C C ∆ R HC C + 2 H2O + CH R C C C R HO O OH O O α - Hydroxy acid Lactid − C¸c lactid kh«ng bÒn dÔ bÞ thñy ph©n. Khi ch−ng cÊt, c¸c lactid dÔ bÞ decarbonyl hãa (gi¶i phãng CO) vµ t¹o thµnh aldehyd. 5.2.2. Víi β- hydroxy acid. β-Hydroxacid khi t¸ch H2O néi ph©n tö t¹o acid ch−a no α,β-etylenic β α β α ∆ R _ CH OH _ CH 2_ CO 2H R _ CH = CH _ CO 2H+ H 2O β-Hydroxy acid Aacid α- ethylenic 5.2.3. Víi γ, δ-hydroxy acid Khi cã nhiÖt ®é hoÆc xóc t¸c acid, c¸c ph©n tö γ hoÆc δ-hydroxy acid t¸ch H2O t¹o vßng γ vµ δ -lacton. Nhãm OH alcol vµ nhãm OH cña acid bÞ lo¹i n−íc t¹o ester néi ph©n tö (vßng lacton). 21
∆ CH2 CH2 H2C H2C HoÆc H+ + 2 H 2O CO H2C γ CO H2C OH HO O Acid γ -hydroxybutyric γ-Butyrolacton CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 ∆ + H2O C O H2C δ H2C CO Hoaëc H+ O OH HO δ− Valerolacton Acid δ-Hydroxyvaleric Kh«ng thÓ ®iÒu chÕ vßng β-lacton trùc tiÕp tõ β-hydroxyacid. Cã thÓ ®iÒu chÕ vßng β-lacton b»ng c¸ch cho hîp chÊt ceten t¸c dông víi aldehyd formic: CH2 CO H2C C O + CH2 O H2C O β−Propiolacton C¸c hydroxy acid cã nhãm OH ë c¸c vÞ trÝ ε vµ xa h¬n n÷a th−êng kh«ng t¹o vßng lacton. Trong nh÷ng ®iÒu kiÖn nh− trªn c¸c acid nµy th−êng t¹o thµnh c¸c polyester. B»ng c¸c ph−¬ng ph¸p hãa häc ®Æc biÖt, cã thÓ tæng hîp c¸c lacton cã vßng lín: OH H CH2 CH2 CH2 (CH2 )5 CH2 (CH2 )6 C CO (CH2 )8 CO (CH2 )6 O O O O Mevalolacton Eczaltolid Ambrettolid Vßng lacton nh− lµ mét ester néi ph©n tö, do ®ã nh÷ng hîp chÊt cã vßng lacton rÊt dÔ bÞ thñy ph©n. Mét sè ph¶n øng ®Æc tr−ng cña vßng lacton: NaOH , ∆ HO (CH2)2COOH 2H [Na/Hg] CH3(CH2)2COOH 4H[LiAlH4] HO(CH2)4OH CH2 CH2 HX X(CH2)3COOH CH2 C O KCN NC(CH2)3COOK O γ−Butyrolacton CH2 CH2 NH3 Pyrrolidon CH2 CO -H2O N H CH2 CH2 CH3NH2 -H2O N-Metylpyrrolidon CH2 CO N CH3 22
C¸c vßng lacton cã vai trß quan träng trong mét sè d−îc phÈm: Artemisinin lµ mét chÊt h÷u c¬ chiÕt ®−îc tõ c©y Thanh hao hoa vµng (Chenpodium ambrosioides) cã chøa vßng lacton. Artemisinin vµ c¸c dÉn xuÊt cña nã cã t¸c dông ch÷a bÖnh sèt rÐt. O O O O CH3 O O CH3 CH3 O O O H H H H H H O H O H O H C CH3 CH CH3 CH CH3 O OH O C CH2CH2COONa O Artemisinin Hydroartemisinin Natri artesunat 5.3. C¸c ph¶n øng cña phenolacid (HO -Ar-COOH) 5.3.1. T¸c dông víi FeCl3 Acid salicylic cho mµu tÝm. Acid p-hydroxybenzoic cho mµu ®á. Acid m-hydroxybenzoic kh«ng cho mµu 5.3.2. Ph¶n øng víi Na2CO3 vµ NaOH ChØ cã chøc acid míi t¸c dông víi Na2CO3 OH OH COO Na COO H + Na 2CO3 + NaHCO 3 Acid salicylic Víi NaOH c¶ 2 chøc cïng ph¶n øng. OH O Na COO H COO Na + 2NaOH + 2 H 2O Acid salicylic 5.3.3. Ph¶n øng acetyl ho¸ vµo chøc phenol t¹o ester O - COCH 3 OH Pyridin COO H COO H + (CH CO) O + Pyridin.CH 3COOH 3 2 Aspirin Acid salicylic 23
5.3.4. Khö hãa acid salicylic t¹o acid pimelic COOH H COOH COOH COO H OH OH CH 2COOH O H 2O 4 [H] Na / C 5H11 OH Hæ biÓn Acid pimelic Acid salicylic Acid pimelic hay heptandioic hay 1,5-pentandicarboxylic Acid salicylic cã tÝnh acid m¹nh h¬n acid benzoic vµ c¸c ®ång ph©n meta vµ para. Acid salicylic cã liªn kÕt hydro néi ph©n tö t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi cho sù ph©n ly proton. OH O C C O- . O . . . . . + H+ H H O O pKa =2,79 6. øng dông 6.1. Mét sè alcol acid phæ biÕn • Acid glycolic: HOCH2-COOH (Acid hydroxyacetic, hydroxyetanoic). §iÒu chÕ acid glycolic b»ng ph−¬ng ph¸p ®iÖn ph©n acid oxalic hoÆc tæng hîp tõ formaldehyd vµ oxyd carbon: H+ , ∆ HO-CH2-COOH + H2O HCHO + CO + H2O • Acid lactic: CH3CHOH-COOH (Acid α-hydroxypropionic, 2-oxypropanoic). Ph©n tö cã 1 carbon kh«ng ®èi xøng. N¨m 1780 Scheeler ph¸t hiÖn acid R,S- lactic cã trong s÷a chua khi lªn men s÷a. Acid S (+)-lactic cã trong c¸c c¬ b¾p cña ng−êi vµ ®éng vËt, lµ s¶n phÈm trung gian cña qu¸ tr×nh glycolyse. Acid R(-)-lactic thu ®−îc tõ dung dÞch acid R,S-lactic. Acid L(+) lactic, acid R(-)-lactic ®Òu ë thÓ r¾n. Acid R,S-lactic ë d¹ng láng. §iÒu chÕ acid lactic b»ng ph−¬ng ph¸p lªn men lactose, maltose hoÆc glucose. Men Bacillus acidi lacti 4 CH3-CHOH-COOH (raxemic) C12H22O11 + H2 O Oxy hãa acid lactic b»ng thuèc thö H2O2/Fe2+ t¹o ra acid pyruvic (2-oxopropanoic) H2O2, Fe 2+ CH3 CH COOH CH3 C COOH +2 H2O OH O Acid pyruvic C¸c lactat cã nhiÒu øng dông trong d−îc phÈm, thùc phÈm vµ c«ng nghiÖp. 24
• Acid malic: HOOC-CHOH-CH2-COOH (Acid hydroxysuccinic; 2-hydroxybutandioic). D¹ng racemic t¹o thµnh do ph¶n øng tæng hîp tõ acid R,S-bromomalic vµ AgOH hoÆc ph¶n øng hîp n−íc cña acid maleic. H H + H2O (H+) + AgOH CC HOOC CH2 CH COOH HOOC CH2 CH COOH -AgBr COOH HOOC OH Br Acid R,S-Bromomalic Acid R,S-Malic Acid R,S-Maleic D¹ng R (+)vµ Sv (-)-malic ®Òu ë d¹ng tinh thÓ. • Acid tartaric: HOOC-CHOH -CHOH-COOH (Acid α,α,-dihydroxysuccinic; 2,3- dihydroxybutandioic) Acid 2R,3R-(+)-tartaric tån t¹i d¹ng tù do hoÆc d¹ng muèi tartarat kali cã trong dÞch qu¶ nho. Acid 2S,3S-(-)-tartaric kh«ng cã trong thiªn nhiªn. Khi ®un nãng víi sù cã mÆt cña KHSO4, acid tartaric bÞ lo¹i n−íc, lo¹i carbon dioxyd vµ t¹o thµnh acid pyruvic. Ph¶n øng nh− sau: HO COOH C HO CH COOH ∆ KHSOÕ4 O C COOH O C COOH C HO CH COOH -H2OÕ CH2 COOH - COØ2 CH3 H COOH Acid pyruvic Acid tartaric Acid oxymaleic Muèi kali, natri tartarat (muèi Seignette) ®−îc sö dông ®Ó pha thuèc thö Fehling. • Acid citric: HOOC-CH2 -C(OH)(COOH)-CH2 –COOH (Acid 2-hydroxypropan- 1,2,3-tricarboxylic, acid β-hydroxytricarballylic). Acid citric cã trong nhiÒu hoa qu¶, trong s÷a vµ trong m¸u. Trong dÞch n−íc chanh cã tõ 6 - 10% acid citric. Acid citric cã vai trß quan träng trong c¸c chu tr×nh chuyÓn hãa. S¶n xuÊt acid citric trªn quy m« c«ng nghiÖp b»ng ph−¬ng ph¸p lªn men c¸c mono hoÆc disaccharid. §un nãng ë 175°C acid citric bÞ lo¹i 1 ph©n tö n−íc t¹o acid ch−a no aconitic. Acid citric t¸c dông víi acid sulfuric ®Ëm ®Æc hoÆc oleum t¹o thµnh acid acetondicarboxylic. CH2 COOH CH2 COOH CH COOH Oleum ∆ C O HO C COOH C COOH -HCOOH CH2 COOH -H2O CH2 COOH CH2 COOH Acid acetondicarboxylic Acid citric Acid acotinic (3-oxopetandioc) 25
6.2. Mét sè phenol acid C¸c ester cña phenolacid cã nhiÒu øng dông: • Acid o-hydroxybenzoic Acid o-hydroxybenzoic hay acid salicylic ®−îc dïng ®Ó ®iÒu chÕ metylsalicylat cã t¸c dông gi¶m ®au, ®−îc dïng lµm h−¬ng liÖu trong mét sè d−îc phÈm vµ ®iÒu chÕ aspirin (acid acetyl salicylic), phenylsalicylat (salol) cã t¸c dông kh¸ng nÊm. OH OH OCOCH3 COOCH3 COO C6H 5 COOH Metylsalicylat Phenylsalicylat (Salol) Acid acetylsalicylic (Aspirin) • Acid p-hydroxybenzoic Acid p-hydroxybenzoic ®−îc sö dông ®Ó ®iÒu chÕ c¸c ester nh− metyl -p- hydroxybenzoat (Nipagin), isopropyl-p-hydroxybenzoat (Nipazol) dïng lµm chÊt chèng oxy hãa trong d−îc phÈm vµ thùc phÈm. COOH COOR H2SO4 + ROH + H2O to OH OH R = -CH3 Nipagin R= -C3H7(n) Nipazol • Acid o-hydroxy cinnamic Acid o-hydroxycinnamic cßn gäi lµ acid o -coumaric tån t¹i 2 d¹ng ®ång ph©n h×nh häc cis vµ trans. Lo¹i n−íc tõ acid coumaric t¹o thµnh coumarin. H H H COOH C C C CH CH C _ H2O COOH C H O OH O OH Aacid o-coumaric (d¹ng cis) Coumarin Acid o-coumaric (d¹ng trans) Coumarin cã thÓ ®−îc tæng hîp tõ aldehyd salicylic (ph−¬ng ph¸p Perkin), coumarin ®−îc dïng trong kü nghÖ h−¬ng liÖu, d−îc phÈm. ... ... H δ+ CH CH = O δ − CH K2CO3 CH2CO C....O _ H2O + O_ .. .. O. CH3COO H CH3CO O O . . . OH OH Coumarin H 26
• Acid Galic: Acid 3,4,5-trihydroxybenzoic COOH HO OH OH Trong thiªn nhiªn acid galic chØ tån t¹i d−íi d¹ng ester. Tannin lµ nguån nguyªn liÖu chÝnh ®Ó ®iÒu chÕ acid galic. Acid galic dÔ bÞ decarboxyl hãa d−íi t¸c dông cña nhiÖt. COOH to + CO2 HO OH HO OH OH OH Acid t¸c dông víi alcol n -propylic t¹o ester n -propylgalat øng dông lµm chÊt b¶o qu¶n trong thùc phÈm vµ d−îc phÈm. COOC3H7(n) COOH + H2O H2SO4 OH + n-C3H7OH HO HO OH to OH OH Ester n-propylgalat Acid galic rÊt dÔ bÞ oxy hãa. Víi dung dÞch FeCl3, acid galic cho mµu xanh ®en. Bµi tËp 1. ViÕt c«ng thøc cÊu t¹o vµ gäi tªn theo danh ph¸p quèc tÕ cña c¸c acid sau: a- Acid lactic b- Acid malic c- Acid tartaric d- Acid mandelic e- Acid citric 2. H·y viÕt ph¶n øng c¸c qu¸ tr×nh tæng hîp c¸c acid sau: a- Acid glycolic tõ acid acetic b- Acid lactic tõ acetylen c- Acid mandelic tõ toluen 3. H·y lËp s¬ ®å tæng hîp c¸c acid sau ®©y theo ph¶n øng Reformatski: a- Acid n-valeric b- Acid α,γ-dimetylvaleric tõ ester malonic 4. Khi ®un nãng 10-hydroxydecanoic t¹o thµnh hîp chÊt cã ph©n tö l−îng lín (1000-9000). ViÕt ph¶n øng. 27