Моногидроксимонокарбоновые кислоты

Содержат две функциональные группы

- карбоксильную и гидроксильную (первичную, вторичную, третичную), которые определяют их химические свойства

Для моногидроксикарбоновых кислот характерна изомерия:

- структурная (связана со строением скелета и положением гидроксильной группы)

- оптическая (стерео), проявляющаяся в существовании энантиомеров.

Гидроксикарбоновые кислоты хорошо растворимы в воде.

Гомологический ряд начинается с гидроксиуксусной (гликолевой) кислоты.

СН₂ – СООН

|

ОН

Твердое кристаллическое вещество. Обнаружена в свекловичном соке, репе, незрелом винограде. Применяется в промышленности для дубления кож, а в косметологии - самостоятельно или в составе «фруктовых кислот» в качестве химического пилинга для удаления части наружного мертвого эпителиального слоя кожи.

Гидроксипропановые кислоты - возможны 2 структурных изомера.

2-гидроксипропановая кислота (молочная, лактат) - важнейший природный метаболит, образуется из углеводов (глюкозы, крахмала, гликогена) в условиях анаэробного обмена (в отсутствии кислорода).

Содержит асимметрический (*) атом углерода, существует в виде двух изомеров: L-лактата и D –лактата.

Молочная кислота широко распространена в природе как продукт молочнокислого брожения лактозы, содержащейся в молоке, и других углеводов, входящих в состав овощей и плодов. Кислое молоко, кефир, кислая капуста, моченые яблоки и т.д. содержат в значительном количестве молочную кислоту, образующуюся в результате жизнедеятельности молочнокислых бактерий. Соли называют лактаты. Молочная кислота содержит асимметрический атом углерода, поэтому может существовать в виде двух энантиомерных форм. В организме L-(+)-молочная кислота, называемая также мясомолочной кислотой, является одним из продуктов превращения глюкозы (гликолиза). Она накапливается в мышцах при интенсивной работе, вследствие чего в них возникает характерная боль. Причина накопления молочной кислоты – недостаток кислорода, что вызывает восстановление пировиноградной кислоты в молочную с участием кофермента НАДН.

Соли молочной кислоты носят название лактаты, в медицине молочную кислоту используют для пилинга, для оценки функции печени. В пищевой промышленности ее добавляют к сокам, эссенциям.

В биохимических реакциях важную роль играет обратимая реакция окисления молочной кислоты в пировиноградную, которая протекает в печени, миокарде и других органах и тканях организма в присутствии кислорода.

фермент лактатдегидрогеназа

СН₃ – СН- СООН + НАД⁺ <—————> СН₃ -С - СООН + НАДН + Н⁺

| | |

ОН О

молочная кислота пировиноградная кислота

Гидроксибутановые кислоты.

Биологическое значение имеют 2 изомера: 3-гидроксибутановая кислота и 4-гидроксибутановая кислота

3-гидроксибутановая кислота (ß-оксимасляная) – образуется в связанном состоянии с белком-ферментом в процессе биосинтеза высших карбоновых кислот, L –стереоизомер образуется в печени и в свободном виде выделяется в кровь, поступает в мышцы и выполняет энергетические функции, участвуя в реакциях цикла Кребса. Эта биологическая функция обозначается как «кетоновое тело».

СН₃ – СН – СН₂ - СООН

|

ОН

3-гидроксибутановая кислота | L -3-гидроксибутановая кислота

В биохимических реакциях in vivo 2 превращения имеют важное значение для протекания обмена веществ:

- реакция окисления (образуется 3–оксобутановая кислота):

СН₃ – СН – СН₂- СООН + НАД⁺ < —————> СН₃ – С – СН₂ - СООН + НАДН + Н⁺

| | |

ОН О

3-оксобутановая кислота

(ацетоуксусная)

- реакция дегидратации (образуется 2-бутеновая – кротоновая кислота):

СН₃ – СН – СН₂ - СООН <—————> СН₃ – СН = СН - СООН + Н₂О

| более сильный

ОН кислотный центр 2-бутеновая(кротоновая) кислота

В таком же направлении проходит реакция in vitro (по правилу Попова-Зайцева)

Дегидратация 3-гидроксибутановой кислоты относится к реакциям элиминирования. Из двух возможных изомеров образуется только один, поскольку атомы водорода, связанные с атомом углерода С-2 являются более подвижными. Вследствие акцепторного действия карбоксильной группы у атома С-2 образуется более сильный кислотный центр, чем у С-4. Реакция обратима, при гидратации кротоновой кислоты образуется 3-гидроксибутановая кислота.

4-гидроксибутановая (γ–оксимасляная, ГОМК)

СН₂– СН₂ – СН₂- СООН

‌|

ОН

В организме человека γ - оксимасляная кислота образуется в нейронах мозга и обладает фармакологическим эффектом, является медиатором торможения центральной нервной системы.

Используется как лекарственный препарат только в виде соли - натрия оксибутирата (Natrii оxybutyras), чтобы исключить образование лактона, поскольку лактон не обладает фармакологическом эффектом.

NB! Врач-анестезиолог должен помнить, что при изменении нормального значения рН крови в кислую сторону (что часто встречается при недостатке кислорода) происходит превращение натрия оксибутирата в γ- оксимасляную кислоту, которая сразу образует неактивный бутиролактон и эффективность действия препарата снижается.