Оксикисло́ты (оксикарбо́новые кисло́ты или гидро̀ксикисло́ты) — карбоновые кислоты, в которых одновременно содержатся карбоксильная и гидроксильная группы (по одной и более), например молочная кислота: СН3−СН(ОН)−СООН. Оксикислоты проявляют все свойства, характерные для кислот (диссоциация, образование солей, сложных эфиров и т. д.), и свойства, характерные для спиртов (окисление, образование простых эфиров и т. д.). Кислотные свойства у оксикислот выражены сильнее, чем у соответствующих карбоновых кислот (содержащих водород вместо гидроксильной группы). В зависимости от взаимного расположения групп COOH и OH различают α-, β-, γ-, δ-оксикислоты. Так, молочная (α-гидроксипропановая) кислота является α-оксикислотой: карбоксильная и гидроксильная группы связаны с одним атомом углерода. β-Гидроксимасляная кислота CH3−CH(OH)−CH2−COOH является примером β-оксикислоты. γ-Гидроксимасляная кислота CH2(OH)−CH2−CH2−COOH является примером γ-оксикислоты. Если в алифатической оксикислоте гидроксигруппа расположена на последнем (от карбоксильной группы) атоме углерода, такое соединение называется ω-оксикислотой; так, ранее указанная γ-гидроксимасляная кислота одновременно является γ- и ω-оксикислотой.

Основность оксикислоты определяется количеством групп COOH, а атомность — количеством групп OH (включая гидроксилы групп COOH); например, вышеуказанные γ- и β-гидроксимасляные кислоты являются одноосновными двухатомными.

Существуют как алифатические оксикислоты, так и ароматические; среди последних наиболее важными являются оксибензойные кислоты (производные бензола, например, салициловая, или 2-оксибензойная кислота C6H4(OH)COOH) и кислоты (производные нафталина, например )

Распространение в природе Оксикислоты весьма широко распространены в природе. Так, к оксикислотам относятся винная, лимонная, яблочная, молочная и некоторые другие природные кислоты, а их название отражает первичный природный источник, в котором было найдено данное вещество.

Методы синтеза Получение α-оксикислот гидролизом оксинитрилов (циангидринов) Получение α-оксикислот гидролизом галогенкарбоновых кислот Получение β-оксикислот гидратацией непредельных кислот Получение β-оксикислот по реакции Реформатского Получение β-оксикислот ферментативным окислением предельных кислот в β-положение δ- и γ-оксикислоты получают окислением циклических кетонов надкислотами (реакция Байера — Виллигера) с последующим гидролизом лактонов.

Реакция Реформатского Реакция Реформатского является методом синтеза эфиров β-гидроксикарбоновых кислот.

Физические свойства

Многие оксикислоты содержат один или несколько асимметричных атомов углерода (стереоцентров) и существуют в виде оптических изомеров. Так, у молочной кислоты два зеркальных изомера (энантиомера), вращающих плоскость поляризации света влево и вправо (см. рис.). У винной кислоты существует три изомерных формы, две оптически активны, одна симметрична (мезовинная кислота).

Химические свойства Гидроксикислоты — химически активные вещества. Наличие в составе их молекул двух видов функциональных групп (-СООН и -ОН) позволяет им легко вступать в различные химические реакции, характерные для карбоновых кислот, спиртов и типичные для самих гидроксикислот.

Реакции окисления спиртовых групп Гидроксикислоты легко вступают в реакции окисления спиртовых групп, что обуславливает образование оксокислот — альдегидо- и кетокислот. Например, молочная кислота, окисляясь, превращается в пировиноградную:

Окисление оксикислот при нагревании с концентрированными минеральными кислотами При нагревании с концентрированной серной кислотой лимонная кислота сначала разлагается на муравьиную и ацетондикарбоновую кислоты:

В подобную реакцию вступает и молочная кислота:

В результате окисления образуется муравьиная кислота и ацетальдегид.

Образование солей Оксикислоты реагируют с гидроксидами или солями металлов, образуя кислые или средние соли.

Например, образование кислой и средней солей винной кислоты происходит следующим образом. На первой стадии образуется кислая соль винной кислоты, которая практически не растворяется в воде:

На второй стадии образуется средняя соль, которая хорошо растворима в воде:

Аналогичные ионные реакции обмена протекают для других щелочей, гидроксидов и солей.

ω-Гидроксикислоты особенно склонны к образованию лактонов — циклических сложных эфиров — за счёт реакции собственной OH-группы с собственной COOH-группой. Устойчивость получаемого цикла зависит от расстояния между группами: при образовании 5- или 6-членных лактонов (γ- и δ-гидроксикислоты) циклизация идёт особенно легко и самопроизвольно; более длинные ω-гидроксикислоты (с бóльшим числом CH2-групп) могут либо циклизоваться в макролактоны, либо полимеризоваться межмолекулярно, образуя полиэфиры (линейные цепи из повторяющихся звеньев –O–(CH2)n–CO–), поскольку внутримолекулярная циклизация в большой цикл менее выгодна, чем последовательная этерификация с другой молекулой. Образование лактонов из длинных (более 7 атомов углерода) цепочек затруднено; их получают нагреванием сильноразбавленных растворов ω-гидроксикислот, а также активированием гидроксила и карбоксила с промежуточным образованием активных эфиров.

ω-Гидроксикислоты и их производные — важные мономеры для полиэфиров и полиамидов (после превращения в лактамы), используются в синтезе биоразлагаемых полимеров, ароматических веществ (некоторые макролактоны — компоненты мускусных отдушек), играют важную роль в биохимии (например, ω-гидроксижирные кислоты — промежуточные продукты метаболизма жирных кислот, компоненты некоторых липидов кожи и встречающихся в растениях полиэфиров: кутина и суберина).

«Фруктовые кислоты» Многие оксикислоты получили применение в косметике в качестве кератолитиков. Название, правда, маркетологи немного изменили — для большей привлекательности в косметологии их часто называют «фруктовые кислоты».

Примечания

Литература

Тюкавкина Н. А. Биоорганическая химия. 2004.

Категория:Косметические вещества Категория:Кислоты