Альдегидо- и кетокислоты

АЛЬДЕГИДО- И КЕТОКИСЛОТЫ (оксокарбоновые к-ты, оксокислоты), соединения, содержащие карбоксильную и карбонильную (альдегидную или кетонную) группы. В соответствии с взаимным расположением этих групп в молекуле различают и т.д. оксокарбоновые к-ты. Эти к-ты сильнее соответствующих алканкарбоновых, причем самые сильные--оксокислоты. А.- и к. вступают в р-ции, характерные для групп СООН и СО (см. Карбоновые кислоты. Альдегиды, Кетоны).

Единственный представитель альдегидокислот — глиоксалевая (глиоксиловая) к-та НС(О)СООН — гигроскопичная бесцв. вязкая жидкость. Получается окислением, напр. азотной к-той, этиленгликоля или гликолевой к-ты, а также восстановлением щавелевой к-ты на ртутном катоде. Альдегидная группа под влиянием соседней карбоксильной легко присоединяет нуклеоф. реагенты, в частности с Н₂О образуется прочный гидрат (НО)₂СНСООН (т. пл. 98°С; легко раств. в воде, трудно-в спирте и эфире, не раств. в углеводородах). Превращается в щавелевую и гли-колевую к-ты в результате диспропорционирования: 2НС(О)СООН -> НООССООН + НОСН₂СООН. Применяется в произ-ве душистых (в т.ч. ванилина) и лек. в-в, красителей, для расщепления оксимов и гидразонов кето-нов.

Кетокислоты получают окислениемгидроксикислот. Важнейшая из них-пировинограднаякетопропионовая) СН₃СОСООН-бесцв. жидкость с резким запахом; т. пл. 13,6°С, т. кип. 165 ^СС (с разл.), 65°С/10 мм рт.ст.; d™ 1,27; раств. в воде, эфире, спирте. М.б. получена перегонкой винной к-ты над KHSO₄, из ацетилхлорида или 2,2-дихлорпропионовой к-ты. Легко отщепляет СО₂ или СО:

Окисляется Н₂О₂ в уксусную к-ту. Является важнейшим промежут. продуктом, связывающим превращения углеводов, белков и липидов (см., напр., Трикарбоновых кислот цикл). Применяется в произ-ве лек. в-в, напр. цинхофена (атофана).

А.- и к. неустойчивы и самопроизвольно декарбоксилируются. Специфич. метод синтезаоксокислот и их эфи-ров-конденсация сложных эфиров карбоновых к-т под действием Na или его алкоголятов (конденсация Гейтера-Клайзена): RCH₂COOC₂H₅ + RCH₂COOC₂H₅ -> RCH₂COCHRCOOC₂Hc. Ацетоуксуснаякето-масляная) к-та СН₃СОСН₂СООН - вязкая жидкость; т. кип. 100 °С (с разл.); смешивается во всех соотношениях с водой, раств. в спирте, эфире. При слабом нагревании водных р-ров, подобно формилуксусной к-те НС(О)СН₂СООН, легко декарбоксилируется с образованием ацетона. Значительно устойчивее ее соли и особенно эфиры, из к-рых наиб. значение имеет этиловый эфир, т.н. ацетоуксусный эфир.

Для иА.- и к. характерны кето-енольная (как для ацетоуксусного эфира) и кольчато-цепная таутомерия, напр.:

Кетокислота СН₂=гС (СН₃)СОС (ОСН₃)=СНСООН

(пеницилловая) в кристаллич. состоянии и в водном р-ре находится в форме гидроксилактона. Обладает св-вами антибиотиков. Простейший представитель кетокислот -левулиновая ацетилпропионо-вая) к-та СН₃СОСН₂СН₂СООН; т. пл. 37°С, т. кип. 246°С; d₄²⁰ 1,1335; п_D²⁰1,396; хорошо раств. в воде, спирте, эфире, ароматич. углеводородах; рК_а4,62 при 25°С. Получается при нагревании фруктового или тростникового сахара с конц. НС1. М. б. синтезирована взаимод. натрийацетоуксусного эфира с эфиром хлоруксусной к-ты с послед. кетонным расщеплением продукта конденсации:

Левулиновая к-та не отщепляет самопроизвольно СО₂. Как и др.оксокислоты, при нагревании с водоотнимающими ср-вами превращается в изомерные непредельные лактоны (бутенолиды):

Применяется в произ-ве лек. ср-в, в гальванотехнике при хромировании, как флюс для пайки.

Большое биол. значение имеюткетодикарбоновые к-ты. Мезоксалевая (кетомалоновая) к-та НООССОСООН существует только в виде гидрата (НО)₂С(СООН)₂ (т. пл. 121 °С, с разл.; раств. в воде, спирте, эфире). Получается при гидролизе ее уреида, т. наз. аллоксана (образуется в организме при сахарном диабете), окислении малоновой или мочевой к-т, гидролизе диброммалоновой к-ты. Легко разлагается в водном р-ре на глиоксалевую к-ту и СО₂; обладает сильными восстановит. св-вами.

Щавелевоуксусная к-та НООССОСН₂СООН является одновременно икетокислотой. Неустойчива. В чистом виде существует исключительно в виде смеси цис-и транс-енольных форм-гидроксималеиновой и гидрокси-фумаровой к-т. В р-рах устанавливается равновесие между стереоизомерными енолами и кето-формой. Играет важную роль в углеводном обмене в живых организмах.

Лит.: Браун Дж. М., в кн.: Общая органическая химия, пер. с англ., т. 4, М., 1983, с. 195-232. Э. И. Троянский.