Dicarbonsäure - Dicarboxylic acid

Eine Dicarbonsäure ist eine organische Verbindung mit zwei funktionellen Carboxylgruppen (-COOH). Die allgemeine Summenformel für Dicarbonsäuren kann als HO ₂ C-R-CO ₂ H geschrieben werden, wobei R aliphatisch oder aromatisch sein kann. Im Allgemeinen zeigen Dicarbonsäuren ein ähnliches chemisches Verhalten und eine ähnliche Reaktivität wie Monocarbonsäuren . Dicarbonsäuren werden auch bei der Herstellung von Copolymeren wie Polyamiden und Polyestern verwendet . Die in der Industrie am häufigsten verwendete Dicarbonsäure ist Adipinsäure , eine Vorstufe, die bei der Herstellung von Nylon verwendet wird . Andere Beispiele für Dicarbonsäuren umfassen Asparaginsäure und Glutaminsäure , zwei Aminosäuren im menschlichen Körper. Der Name kann mit Disäure abgekürzt werden .

Lineare gesättigte Dicarbonsäuren

Die allgemeine Formel ist HO
₂C(CH
₂)
_nCO
₂H . Die PubChem- Links bieten Zugriff auf weitere Informationen zu den Verbindungen, einschließlich anderer Namen, IDs, Toxizität und Sicherheit.

n	Gemeinsamen Namen	Systematischer IUPAC-Name	Struktur	pK a 1	pK a 2	PubChem
0	Oxalsäure	Ethandisäure		1,27	4,27	971
1	Malonsäure	Propandisäure		2.85	5,05	867
2	Bernsteinsäure	Butandisäure		4,21	5.41	1110
3	Glutarsäure	Pentandisäure		4.34	5.41	743
4	Adipinsäure	Hexandisäure		4.41	5.41	196
5	Pimelinsäure	Heptandisäure		4.50	5.43	385
6	Korksäure	Octandisäure		4.526	5,498	10457
7	Azelainsäure	Nonandisäure		4.550	5,498	2266
8	Sebacinsäure	Decandisäure		4.720	5.450	5192
9		Undecandisäure				15816
10		Dodecandisäure				12736
11	Brassylsäure	Tridecandisäure				10458
14	Thapsinsäure	Hexadecandisäure				10459
19	Japansäure	Henicosadisäure				9543668
20	Phellogensäure	Docosandisäure				244872
28	Equisetolsäure	Triacontandisäure				5322010

Auftreten

• Adipinsäure ist trotz ihres Namens (lat. Adipis bedeutet Fett) kein normaler Bestandteil natürlicher Lipide, sondern ein Produkt der oxidativen Ranzigkeit . Es wurde zunächst durch Oxidation von Rizinusöl ( Ricinolsäure ) mit Salpetersäure gewonnen. Es wird heute industriell durch Oxidation von Cyclohexanol oder Cyclohexan hergestellt , hauptsächlich für die Herstellung von Nylon 6-6 . Es hat mehrere andere industrielle Anwendungen bei der Herstellung von Klebstoffen , Weichmachern , Gelatinemitteln, Hydraulikflüssigkeiten , Schmiermitteln , Weichmachern , Polyurethanschäumen , Ledergerbung , Urethan und auch als Säuerungsmittel in Lebensmitteln.
• Auch Pimelinsäure (griech. Pimelh , Fett) wurde erstmals aus oxidiertem Öl isoliert. Derivate der Pimelinsäure sind an der Biosynthese von Lysin beteiligt .
• Suberinsäure wurde zuerst durch Salpetersäureoxidation von Kork (lateinisch suber) hergestellt. Diese Säure entsteht auch bei der Oxidation von Rizinusöl. Korksäure wird bei der Herstellung von Alkydharzen und bei der Synthese von Polyamiden ( Nylonvarianten ) verwendet.
• Der Name Azelainsäure leitet sich von der Wirkung von Salpetersäure (Azot, Stickstoff oder Azotsäure, Salpetersäure) ab, die Ölsäure oder Elaidinsäure oxidiert . Es wurde unter Produkten aus ranzigen Fetten nachgewiesen. Sein Ursprung erklärt sein Vorkommen in schlecht erhaltenen Leinölproben und in Salbenproben, die aus 5000 Jahre alten ägyptischen Gräbern entnommen wurden. Azelainsäure wurde durch Oxidation von Ölsäure mit Kaliumpermanganat hergestellt , jetzt jedoch durch oxidative Spaltung von Ölsäure mit Chromsäure oder durch Ozonolyse. Azelainsäure wird als einfache Ester oder verzweigtkettige Ester) bei der Herstellung von Weichmachern (für Vinylchloridharze , Kautschuk), Schmiermitteln und Fetten verwendet. Azelainsäure wird heute in der Kosmetik (Behandlung von Akne) verwendet. Es weist bakteriostatische und bakterizide Eigenschaften gegen eine Vielzahl von aeroben und anaeroben Mikroorganismen auf, die auf der Haut mit Akne vorhanden sind. . Azelainsäure wurde als ein Molekül identifiziert, das sich in einigen Pflanzenteilen in erhöhten Konzentrationen anreichert und die Resistenz von Pflanzen gegen Infektionen erhöhen kann.
• Sebacinsäure, benannt nach Talg ( Talg ). Diese Verbindung isolierte Thenard 1802 aus Destillationsprodukten von Rindertalg. Sie wird industriell durch Alkalispaltung von Rizinusöl hergestellt. Sebacinsäure und ihre Derivate haben eine Vielzahl von industriellen Anwendungen als Weichmacher, Schmiermittel, Diffusionspumpenöle, Kosmetika, Kerzen usw. Sie wird auch bei der Synthese von Polyamid, als Nylon und von Alkydharzen verwendet. Ein Isomer, Isosebacinsäure, hat mehrere Anwendungen bei der Herstellung von Vinylharz-Weichmachern, Extrusionskunststoffen, Klebstoffen, Ester-Schmiermitteln, Polyestern, Polyurethanharzen und synthetischem Gummi .
• Brassylsäure kann durch Ozonolyse aus Erucasäure , aber auch von Mikroorganismen ( Candida sp. ) aus Tridecan hergestellt werden . Diese Disäure wird in Japan in kleinem kommerziellem Maßstab zur Herstellung von Duftstoffen hergestellt.
• Dodecandisäure wird bei der Herstellung von Nylon (Nylon-6,12), Polyamiden, Beschichtungen, Klebstoffen, Fetten, Polyestern, Farbstoffen, Waschmitteln, Flammschutzmitteln und Duftstoffen verwendet. Es wird heute durch Fermentation langkettiger Alkane mit einem bestimmten Stamm von Candida tropicalis hergestellt . Traumasäure ist ihr einfach ungesättigtes Gegenstück.
• Thapsinsäure wurde aus den getrockneten Wurzeln der mediterranen "tödlichen Karotte", Thapsia garganica ( Apiaceae ) , isoliert .

Japanwachs ist eine Mischung, die Triglyceride von C21-, C22- und C23-Dicarbonsäuren enthält, die aus dem Sumachbaum ( Rhus sp.) gewonnen werden.

Eine große Untersuchung der in mediterranen Nüssen enthaltenen Dicarbonsäuren ergab ungewöhnliche Komponenten. Insgesamt 26 Nebensäuren (von 2 in Pekannuss bis 8% in Erdnuss) wurden bestimmt: 8 Arten, die von Bernsteinsäure abgeleitet sind , wahrscheinlich in Verbindung mit der Photosynthese , und 18 Arten mit einer Kette von 5 bis 22 Kohlenstoffatomen. Säuren mit höherem Gewicht (>C20) werden in Suberin auf pflanzlichen Oberflächen (äußere Rinde, Wurzelepidermis) gefunden. C16 bis C26 a, ω-Disäuren gelten als Diagnostikum für Suberin. Bei C18:1 und C18:2 beträgt ihr Gehalt 24 bis 45 % des gesamten Suberins. Sie sind in geringen Mengen (<5%) in Anlage cutin , außer in Arabidopsis thaliana , wo ihr Gehalt höher als 50% sein kann.

Es zeigte sich, dass hyperthermophile Mikroorganismen spezifisch eine Vielzahl von Dicarbonsäuren enthielten. Dies ist wahrscheinlich der wichtigste Unterschied zwischen diesen Mikroorganismen und anderen Meeresbakterien. Diionfettsäuren von C16 bis C22 wurden in einem hyperthermophilen Archaeon , Pyrococcus furiosus, gefunden . In Cyanobakterien der Gattung Aphanizomenon wurden kurz- und mittelkettige (bis zu 11 Kohlenstoffatome) Disäuren entdeckt .

Dicarbonsäuren können durch -Oxidation von Fettsäuren während ihres Katabolismus hergestellt werden . Es wurde entdeckt, dass diese Verbindungen nach Verabreichung von Tricaprin und Triundecylin im Urin auftraten. Obwohl die Bedeutung ihrer Biosynthese noch wenig verstanden ist, wurde gezeigt, dass die ω-Oxidation in der Rattenleber auftritt, jedoch in geringer Geschwindigkeit, Sauerstoff, NADPH und Cytochrom P450 benötigt . Später wurde gezeigt, dass diese Reaktion bei hungernden oder diabetischen Tieren wichtiger ist, wo 15% der Palmitinsäure einer ω-Oxidation und dann einer Tob-Oxidation unterzogen wird, wodurch Malonyl-coA erzeugt wird, das weiter in der Synthese gesättigter Fettsäuren verwendet wird. Die Bestimmung der durch Permanganat-Perjodat-Oxidation von Monoenfettsäuren erzeugten Dicarbonsäuren war nützlich, um die Position der Doppelbindung in der Kohlenstoffkette zu untersuchen.

Verzweigtkettige Dicarbonsäuren

In der Gattung Butyrivibrio wurden langkettige Dicarbonsäuren mit vicinalen Dimethylverzweigungen in der Nähe des Zentrums der Kohlenstoffkette entdeckt , Bakterien, die an der Verdauung von Cellulose im Pansen beteiligt sind. Diese Fettsäuren, die als diabolische Säuren bezeichnet werden , haben eine Kettenlänge, die von der im Kulturmedium verwendeten Fettsäure abhängt. Die am häufigsten vorkommende Diabolsäure in Butyrivibrio hatte eine Kettenlänge von 32 Kohlenstoffatomen. Diabolische Säuren wurden auch in den Kernlipiden der Gattung Thermotoga der Ordnung Thermotogales , in Solfatara-Quellen lebenden Bakterien, marinen hydrothermalen Tiefseesystemen und marinen und kontinentalen Hochtemperatur-Ölfeldern nachgewiesen. Es wurde gezeigt, dass etwa 10 % ihrer Lipidfraktion symmetrische C30- bis C34-Diabolesäuren waren. Die diabolischen Säuren C30 (13,14-Dimethyloctacosandisäure) und C32 (15,16-Dimethyltriacontandisäure) wurden in Thermotoga maritima beschrieben .

Einige Stamm-C29- bis C32-Disäuren, jedoch mit Methylgruppen an den Kohlenstoffatomen C-13 und C-16, wurden aus den Lipiden des thermophilen anaeroben Eubakteriums Themanaerobacter ethanolicus isoliert und charakterisiert. Die am häufigsten vorkommende Disäure war die C30-a,ω-13,16-Dimethyloctacosandisäure.

Biphytanische Disäuren kommen in geologischen Sedimenten vor und gelten als Tracer der vergangenen anaeroben Oxidation von Methan. In känozoischen Sickerkalksteinen wurden mehrere Formen ohne oder mit einem oder zwei pentazyklischen Ringen nachgewiesen. Diese Lipide können unerkannte Metaboliten von Archaea sein.

Crocetin ist die Kernverbindung der Crocine (Crocetin-Glykoside), die die wichtigsten roten Farbstoffe der Narben des Safrans ( Crocus sativus ) und der Früchte der Gardenie ( Gardenia jasminoides ) sind. Crocetin ist eine Dicarbonsäure mit 20 Kohlenstoffatomen, die ein Diterpenoid ist und als Carotinoid betrachtet werden kann. Es war das erste Pflanzen-Carotinoid, das bereits 1818 erkannt wurde, während die Geschichte des Safrananbaus mehr als 3.000 Jahre zurückreicht. Der Hauptwirkstoff von Safran ist der gelbe Farbstoff Crocin 2 (drei weitere Derivate mit unterschiedlichen Glykosylierungen sind bekannt), der an jedem Ende des Moleküls eine Gentiobiose (Disaccharid)-Gruppe enthält. Eine einfache und spezifische HPLC-UV-Methode wurde entwickelt, um die fünf biologisch aktiven Hauptbestandteile von Safran, nämlich die vier Crocine und Crocetin, zu quantifizieren.

Ungesättigte Dicarbonsäuren

Typ	Gemeinsamen Namen	IUPAC-Name	Isomer	Strukturformel	PubChem
Einfach ungesättigt	Maleinsäure	(Z)-Butendisäure	cis		444266
	Fumarsäure	(E)-Butendisäure	trans		444972
	Acetylendicarbonsäure	But-2-indisäure	unzutreffend		371
	Glutaconsäure	(Z)-Pent-2-endisäure	cis		5370328
		(E)-Pent-2-endisäure	trans		5280498
		2-Decendisäure	trans		6442613
	Traumasäure	Dodec-2-endisäure	trans		5283028
Zweifach ungesättigt	Muconsäure	(2E,4E)-Hexa-2,4-diendisäure	trans, trans		5356793
		(2Z,4E)-Hexa-2,4-diendisäure	cis,trans		280518
		(2Z,4Z)-Hexa-2,4-diendisäure	cis, cis		5280518
	Glutinsäure (Allen-1,3-dicarbonsäure)	(RS)- Penta-2,3-diendisäure		HO 2 CCH=C=CHCO 2 H	5242834
Verzweigt	Citraconsäure	(2Z)-2-Methylbut-2-endisäure	cis		643798
	Mesaconsäure	(2E)-2-Methyl-2-butendisäure	trans		638129
	Itaconsäure	2-Methylidenbutandisäure	–		811

Traumasäure gehörte zu den ersten biologisch aktiven Molekülen, die aus Pflanzengeweben isoliert wurden. Diese Dicarbonsäure wurden gezeigt , ein potentes Wundheilungsmittel in Anlage sein , dass stimulierend Zellteilung in der Nähe einer Wundstelle, es ergibt mich aus 18: 2 bzw. 18: 3 - Fettsäure Hydroperoxide nach Umwandlung in oxo- Fettsäuren .

trans,trans- Muconsäure ist ein Metabolit von Benzol beim Menschen. Die Bestimmung seiner Konzentration im Urin wird daher als Biomarker für die berufliche oder umweltbedingte Exposition gegenüber Benzol verwendet.

Glutinsäure, ein substituiertes Allen , wurde aus Alnus glutinosa (Betulaceae) isoliert .

Während mehrfach ungesättigte Fettsäuren in Pflanzenkutikula ungewöhnlich sind, wurde von einer zweifach ungesättigten Dicarbonsäure als Bestandteil der Oberflächenwachse oder Polyester einiger Pflanzenarten berichtet. So ist Octadeca-c6,c9-dien-1,18-dioat, ein Derivat der Linolsäure , in Arabidopsis- und Brassica napus- Kutikula vorhanden.

Alkylitaconate

Mehrere Dicarbonsäuren mit einer Alkylseitenkette und einem Itaconatkern wurden aus Flechten und Pilzen isoliert , wobei Itaconsäure (Methylenbernsteinsäure) ein von Fadenpilzen produzierter Metabolit ist. Unter diesen Verbindungen wurden mehrere Analoga, Chaetomellinsäuren genannt, mit unterschiedlichen Kettenlängen und Ungesättigtheitsgraden aus verschiedenen Spezies der Flechte Chaetomella isoliert . Diese Moleküle erwiesen sich aufgrund ihrer starken Farnesyltransferase- hemmenden Wirkung als wertvolle Grundlage für die Entwicklung von Krebsmedikamenten .

Eine Reihe von Alkyl- und Alkenylitaconaten, bekannt als Ceriporsäuren ( Pub Chem 52921868 ), wurde in Kulturen eines selektiven Lignin- abbauenden Pilzes ( Weißfäulepilz ), Ceriporiopsis subvermispora, gefunden. Die absolute Konfiguration von Ceriporsäuren, ihr stereoselektiver Biosyntheseweg und die Diversität ihrer Metaboliten wurden ausführlich diskutiert.

Substituierte Dicarbonsäuren

Gemeinsamen Namen	IUPAC-Name	Strukturformel	PubChem
Tartronsäure	2-Hydroxypropandisäure		45
Mesoxalsäure	Oxopropandisäure		10132
Äpfelsäure	Hydroxybutandisäure		525
Weinsäure	2,3-Dihydroxybutandisäure		875
Oxalessigsäure	Oxobutandisäure		970
Asparaginsäure	2-Aminobutandisäure		5960
Dioxobernsteinsäure	Dioxobutandisäure		82062
α-HydroxyGlutarsäure	2-Hydroxypentandisäure		43
Arabinarsäure	2,3,4-Trihydroxypentandisäure		109475
Acetondicarbonsäure	3-Oxopentandisäure		68328
α-Ketoglutarsäure	2-Oxopentandisäure		51
Glutaminsäure	2-Aminopentandisäure		611
Diaminopimelinsäure	(2R,6S)-2,6-Diaminoheptandisäure		865
Zuckersäure	(2S,3S,4S,5R)-2,3,4,5-Tetrahydroxyhexandisäure		33037

Aromatische Dicarbonsäuren

Gebräuchliche Namen	IUPAC-Name	Struktur	PubChem
Phthalsäure o -Phthalsäure	Benzol-1,2-dicarbonsäure		1017
Isophthalsäure m -Phthalsäure	Benzol-1,3-dicarbonsäure		8496
Terephthalsäure p -Phthalsäure	Benzol-1,4-dicarbonsäure		7489
Diphensäure Biphenyl-2,2′-dicarbonsäure	2-(2-Carboxyphenyl)benzoesäure		10210
2,6-Naphthalindicarbonsäure	2,6-Naphthalindicarbonsäure		14357

Terephthalsäure ist eine Grundchemikalie, die bei der Herstellung von Polyester verwendet wird, das unter Markennamen wie PET, Terylene, Dacron und Lavsan bekannt ist .

Eigenschaften

Dicarbonsäuren sind kristalline Feststoffe. Löslichkeit in Wasser und Schmelzpunkt der α,ω-Verbindungen schreiten mit zunehmender Länge der Kohlenstoffketten mit abwechselnd ungerader und gerader Anzahl von Kohlenstoffatomen in Reihe fort, so dass bei gerader Anzahl von Kohlenstoffatomen der Schmelzpunkt höher ist als bei nächste in der Reihe mit einer ungeraden Zahl. Diese Verbindungen sind schwache zweibasige Säuren mit einem pK _a -Wert von ca. 4,5 und 5,5 mit zunehmender Trennung zwischen den beiden Carboxylatgruppen. So zeigt die Henderson-Hasselbalch-Gleichung in einer wässrigen Lösung bei einem pH-Wert von etwa 7, der für biologische Systeme typisch ist, dass sie überwiegend als Dicarboxylat-Anionen vorliegen.

Als Vernetzungsreagenzien können die Dicarbonsäuren, insbesondere die kleinen und linearen, verwendet werden. Dicarbonsäuren, bei denen die Carbonsäuregruppen durch kein oder ein Kohlenstoffatom getrennt sind, zersetzen sich beim Erhitzen unter Abgabe von Kohlendioxid und hinterlassen eine Monocarbonsäure.

Die Blanc-Regel besagt, dass das Erhitzen eines Bariumsalzes einer Dicarbonsäure oder die Dehydratisierung mit Essigsäureanhydrid ein cyclisches Säureanhydrid ergibt, wenn sich die Säuregruppen tragenden Kohlenstoffatome in Position 1 und (4 oder 5) befinden. Bernsteinsäure ergibt also Bernsteinsäureanhydrid . Bei Säuren mit Carboxylgruppen an Position 1 und 6 verursacht diese Dehydratisierung den Verlust von Kohlendioxid und Wasser, um ein cyclisches Keton zu bilden, beispielsweise bildet Adipinsäure Cyclopentanon .

Derivate

Von monofunktionellen Carbonsäuren existieren Derivate des gleichen Typs. Es gibt jedoch die zusätzliche Komplikation, dass entweder eine oder zwei der Carboxylgruppen verändert werden könnten. Wenn nur eines geändert wird, wird das Derivat als "Säure" bezeichnet, und wenn beide Enden geändert werden, wird es als "normal" bezeichnet. Diese Derivate umfassen Salze, Chloride, Ester, Amide und Anhydride. Bei Anhydriden oder Amiden können zwei der Carboxylgruppen zu einer cyclischen Verbindung, beispielsweise Succinimid, zusammenkommen .

Siehe auch

• Tricarbonsäure

Verweise

Externe Links

• Lipidomics-Gateway Strukturdatenbank Dicarbonsäuren
• Dijkstra, Albert J. "Trivialnamen von Fettsäuren - Teil 1" . lipidlibrary.aocs.org . Abgerufen am 24. Juni 2019 .