Wikipédia

Glioxilsav

vegyület
Glyoxylic acid
A glioxilsav szerkezeti képlete
A glioxilsav kalottamodellje
Szabályos név Oxoetánsav
Más nevek Glioxilsav[1]
2-Oxoecetsav
Formilhangyasav
Kémiai azonosítók
CAS-szám 298-12-4
PubChem 760
ChemSpider 740
EINECS-szám 206-058-5
DrugBank DB04343
KEGG C00048
ChEBI 16891
SMILES
C(=O)C(=O)O
InChI
1/C2H2O3/c3-1-2(4)5/h1H,(H,4,5)
InChIKey HHLFWLYXYJOTON-UHFFFAOYSA-N
Beilstein 741891
Gmelin 25752
UNII JQ39C92HH6
ChEMBL 1162545
Kémiai és fizikai tulajdonságok
Kémiai képlet C2H2O3
Moláris tömeg 74,04 g/mol
Sűrűség 1.384 g/mL
Olvadáspont 80 °C
Forráspont 111 °C
Savasság (pKa) 3.18,[3] 3.32 [4]
Rokon vegyületek
Azonos kation glioxilát
Ha másként nem jelöljük, az adatok az anyag standardállapotára (100 kPa) és 25 °C-os hőmérsékletre vonatkoznak.

A glioxilsav, más néven oxoecetsav szerves vegyület. Képlete HCO–COOH. Az ecetsav, a glikolsav és az oxálsav mellett a glioxilsav egyike a C2-karbonsavaknak. Színtelen szilárd vegyület, mely természetben előfordul, és az iparban használatos.

Szerkezet és nevezéktan szerkesztés

A glioxilsavat gyakran aldehid funkciós csoporttal mutatják. Az aldehid a leggyakoribb formának csak kis része. Ehelyett a glioxilsav gyakran hidrátként vagy gyűrűs dimerként létezik. Például vízben a karbonil gyorsan geminális diollá („monohidrát”) alakul. A dihidroxiecetsav egyensúlyi állandója (K) 25 °C-on 300.[5] A dihidroxiecetsavat röntgenkrisztallográfia révén elemezték.[6]

 

Vizes oldatban e monohidrát félacilállal egyensúlyban létezik:[7]

 

Izolálva az aldehid jelentős konformere egy gyűrűs hidrogénkötéses szerkezet, ahol az aldehid karbonilcsoportja a karboxilcsoport hidrogénjéhez közel van:[8]

 

A glioxilsav Henry-törvény szerinti állandója  .[9]

Előállítás szerkesztés

A glioxilsav konjugált bázisa a glioxilát, ez az a forma, melyben semleges oldatban a vegyület megtalálható. A glioxilát néhány amidpeptid bioszintézise során történő amidáció mellékterméke.

A glioxilsavat a 20. század elején oxálsavból állították elő elektroszintézissel.[10][11] E szintézisben ólom-dioxid katódot használtak glioxilsav oxálsavból való előállítására kénsav elektrolittal:[12]  

Forró salétromsavval oxidálható a glioxál glioxilsavvá, azonban e reakció erősen exoterm, és hamar kezelhetetlenné válhat. A fő melléktermék az oxálsav.

A maleinsav ozonolízise is hatékony.[7]

Biológiai szerep szerkesztés

A glioxilát a glioxilátciklus köztiterméke, mely lehetővé teszi az élőlényeknek, például baktériumoknak,[13] gombáknak és növényeknek[14] zsírsavak szénhidráttá alakítását. A glioxilátciklus fontos továbbá a növényeknek a gombák elleni védekezésben.[15] Ezt az izocitrát-liáz indítja el, mely az izocitrátot glioxiláttá és szukcináttá alakítja. A szukcinát-bioszintézisre és sok más reakció irányában folynak kutatások.[16]

Emberben szerkesztés

A glioxilát kétféleképp keletkezik: glikolát oxidációjával peroxiszómákban és hidroxiprolin katabolizmusával mitokondriumokban.[17] A peroxiszómákban a glioxilát glicinné alakul AGT1-gyel, vagy oxaláttá glikolát-oxidázzal. A mitokondriumban a glioxilátot az AGT2 glicinné, a glioxilát-reduktáz glikoláttá alakítja. Kevés glioxilátot a citoplazmatikus laktát-dehidrogenáz oxaláttá alakít.[18]

 
Oxalát- és glioxilát-metabolizmus a májban. AGT1 és 2: alanin:glioxilát-aminotranszferáz 1 és 2; GO: glikolát-oxidáz; GR: glioxilát-reduktáz; HKGA: 4-hidroxi-2-ketoglutarát-liáz; LDH: laktát-dehidrogenáz

Növényekben szerkesztés

A glioxilátcikluson kívül a fotorespiráció fontos köztiterméke. A fotorespiráció oka a RuBisCO CO2 helyett O2-nel történő reakciója. Bár eleinte energia- és erőforrás-pazarlásnak tekintették, kiderült, hogy a fotorespiráció a szén- és CO2-regeneráció fontos módszere, eltávolítja a mérgező foszfoglikolátot, és a védelmi mechanizmust indítja.[19][20] A fotorespirációban a glioxilát glikolátból keletkezik a glikolát-oxidáz aktivitása révén a peroxiszómában. Ez glicinné válik az SGAT és a GGAT párhuzamos működése révén, mely a mitokondriumokba kerül.[21][20] Ezenkívül a piruvát-dehidrogenáz is szerepet játszhat a glikolát- és a glioxilát-metabolizmusban.[22]

 
Az Arabidopsis fotorespirációja. GGAT: glioxilát:glutamát aminotranszferáz; GLYK: glicerát-kináz; HPR: hidroxipiruvát-reduktáz; PGLP: foszfoglikolát-foszfatáz; RuBisCO: ribulóz-biszfoszfát-karboxiláz/oxigenáz; SGAT: szerin:glioxilát aminotranszferáz; SHM: szerin-hidroximetiltranszferáz

A glioxilsav ezenkívül előfordul fiatal levelekben és éretlen termésekben (különösen rebarbarában, ribizliben és egresben).[23]

Szerepe betegségekben szerkesztés

Cukorbetegség szerkesztés

A glioxilát feltehetően a 2-es típusú cukorebetegség korai markere.[24][25] Fontos tünet a glikációs végtermékek (AGE) keletkezése, melyet a hiperglikémia okoz.[26] Ezek további tünetekhez vezetnek, például szöveti sérüléshez vagy szív- és érrendszeri betegséghez.[27] Ezek gyakran aldehidekből, például aldózok és α-oxoaldehidekből keletkeznek. Egy tanulmányban a glioxilátszintek jelentős növekedését mutatták ki 2-es típusú cukorbetegséggel diagnosztizált betegekben.[24] A megnövekedett szinteket gyakran 3 évvel a diagnózis előtt találták, így feltehetően a glioxilát korai cukorbetegség-marker.

Nefrolitiázis szerkesztés

A glioxilát fontos szerepet játszik a hiperoxaluria kialakulásában, mely a vesekövesség kialakulásának fontos oka. A szulfát transzporter-1 (sat-1), az oxaláttranszportért felelős gén szubsztrátja és induktora, lehetővé téve a sat-1 nagyobb expresszióját és az oxalátkilépést, növelve a vizelet kalcium-oxalát-tartalmát, vesekövet okozva.[18]

A glioxilátmetabolizmus zavara a hiperoxaluria további oka lehet. A HODA1 funkcióvesztéses mutációja a 4-hidroxi-2-oxoglutarát-aldoláz, egy hidroxiprolin–glioxilát útvonalban résztvevő enzim megszűnését okozza. Az így keletkező glioxilát az oxaláttá való oxidáció megakadályozása végett van tárolva a citoszolban. A megzavart útvonal 4-hidroxi-2-oxoglutarát-szint-növekedést okoz, mely szintén átkerül a citoszolba, és más aldoláz alakítja glioxiláttá. Ezek azonban oxaláttá alakulhatnak, növelve annak koncentrációját és hiperoxaluriát okozva.[17]

Reakciók és használatuk szerkesztés

A glioxilsav mintegy 10-szer erősebb az ecetsavnál, savi disszociációs állandója 4,7·10−4 (pKa=3,32):

 

A glioxilsav karbamiddal és 1,2-diaminobenzollal való kondenzációja heterociklusos vegyületeket ad.

Fenolszármazékok szerkesztés

A glioxilsav elektrofil aromás szubsztitúción megy keresztül fenolokkal való reakcióban, ez számos más vegyület szintézisének fontos része.

Fenollal reagálva 4-hidroximandulasavat ad. Ez ammóniával reagálva hidroxifenilglicint ad, mely az amoxicillin prekurzora. A 4-hidroximandulasav az atenolol prekurzorává 4-hidroxifenilecetsavvá redukálható.

A glioxilsav gvajakollal való reakciója, oxidációja, majd dekarboxilációja vanillint ad.[7][28][29]

Hopkins–Cole-reakció szerkesztés

A glioxilsav a Hopkins–Cole-reakció része, mellyel a triptofán fehérjékben való jelenléte ellenőrizhető.[30]

Környezeti kémia szerkesztés

A glioxilsav egyike a néhány másodlagos szerves aeroszolokban jelenlévő oxokarbonsavnak. Víz és napfény jelenlétében a glioxilsav fotokémiai oxidáción mehet át. Számos különböző reakció-útvonalon történhet ez, eltérő karbonsav- és aldehidtermékekkel.[31]

Biztonság szerkesztés

A vegyület nem túl mérgező, LD50-értéke patkányoknál 2500 mg/kg.

Jegyzetek szerkesztés

  1. ↑ a b Front Matter, Nomenclature of Organic Chemistry: IUPAC Recommendations and Preferred Names 2013 (Blue Book). Cambridge: Royal Society of Chemistry, 748. o.. DOI: 10.1039/9781849733069-FP001 (2014). ISBN 978-0-85404-182-4 
  2. ↑ Merck Index, 11th Edition, 4394
  3. ↑ Dissociation Constants of Organic Acids and Bases (600 compounds)
  4. ↑ pKa Data Compiled by R. Williams, Archived copy. [2010. június 2-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2010. június 2.).
  5. ↑ (1974) „Kinetics and equilibria for the reversible hydration of the aldehyde group in glyoxylic acid.”. Acta Chem. Scand. 28, 162–168. o. DOI:10.3891/acta.chem.scand.28a-0162.  
  6. ↑ (2007) „Quinoxaline–dihydroxyacetic acid (1/1)”. Acta Crystallographica Section E: Structure Reports Online 63 (7), o3081. o. DOI:10.1107/S1600536807025792.  
  7. ↑ a b c Georges Mattioda and Yani Christidis “Glyoxylic Acid” Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2002, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a12_495
  8. ↑ (1984) „Vibrational spectra of glyoxylic acid monomers”. Journal of Molecular Spectroscopy 104 (1), 25–39. o. DOI:10.1016/0022-2852(84)90242-X.  
  9. ↑ Ip, H. S. Simon (2009). „Effective Henry's law constants of glyoxal, glyoxylic acid, and glycolic acid”. Geophysical Research Letters 36 (1), L01802. o. DOI:10.1029/2008GL036212.  
  10. ↑ (1904) „Elektrolytische Reduction von Carbonsäuren und Carbonsäureestern in schwefelsaurer Lösung”. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft 37 (3), 3187–3191. o. DOI:10.1002/cber.190403703116.  
  11. ↑ Cohen, Julius. Practical Organic Chemistry 2nd Ed.. London: Macmillan and Co. Limited, 102–104. o. (1920) 
  12. ↑ François Cardarelli. Materials Handbook: A Concise Desktop Reference. Springer, 574. o. (2008). ISBN 978-1-84628-668-1 
  13. ↑ Holms WH (1987). „Control of flux through the citric acid cycle and the glyoxylate bypass in Escherichia coli”. Biochem Soc Symp. 54, 17–31. o. PMID 3332993.  
  14. ↑ (1997) „Lipid mobilization and gluconeogenesis in plants: do glyoxylate cycle enzyme activities constitute a real cycle? A hypothesis”. Biol. Chem. 378 (8), 803–813. o. PMID 9377475.  
  15. ↑ (2013. szeptember 1.) „The glyoxylate cycle is involved in pleotropic phenotypes, antagonism and induction of plant defence responses in the fungal biocontrol agent Trichoderma atroviride”. Fungal Genetics and Biology 58–59, 33–41. o. DOI:10.1016/j.fgb.2013.06.008. ISSN 1087-1845. PMID 23850601.  
  16. ↑ (2013. november 1.) „Activation of glyoxylate pathway without the activation of its related gene in succinate-producing engineered Escherichia coli”. Metabolic Engineering 20, 9–19. o. DOI:10.1016/j.ymben.2013.07.004. ISSN 1096-7176. PMID 23876414.  
  17. ↑ a b (2012. december 1.) „Primary hyperoxaluria type III—a model for studying perturbations in glyoxylate metabolism”. Journal of Molecular Medicine 90 (12), 1497–1504. o. DOI:10.1007/s00109-012-0930-z. ISSN 0946-2716. PMID 22729392.  
  18. ↑ a b (2011. március 1.) „Glyoxylate is a substrate of the sulfate-oxalate exchanger, sat-1, and increases its expression in HepG2 cells”. Journal of Hepatology 54 (3), 513–520. o. DOI:10.1016/j.jhep.2010.07.036. ISSN 0168-8278. PMID 21093948.  
  19. ↑ photorespiration. [2006. december 11-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2017. március 9.)
  20. ↑ a b (2010. március 23.) „Photorespiration”. The Arabidopsis Book / American Society of Plant Biologists 8, e0130. o. DOI:10.1199/tab.0130. ISSN 1543-8120. PMID 22303256.  
  21. ↑ (2015. január 1.) „Distinct photorespiratory reactions are preferentially catalyzed by glutamate:glyoxylate and serine:glyoxylate aminotransferases in rice”. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology 142, 110–117. o. DOI:10.1016/j.jphotobiol.2014.11.009. ISSN 1011-1344. PMID 25528301.  
  22. ↑ (2013. november 1.) „A possible role for the chloroplast pyruvate dehydrogenase complex in plant glycolate and glyoxylate metabolism”. Phytochemistry 95, 168–176. o. DOI:10.1016/j.phytochem.2013.07.009. ISSN 0031-9422. PMID 23916564.  
  23. ↑ Glyoxylsäure bejegyzése. Römpp Online. Georg Thieme Verlag. Hozzáférés dátuma: 2014. június 10.
  24. ↑ a b (2014. április 25.) „Glyoxylate, a New Marker Metabolite of Type 2 Diabetes”. Journal of Diabetes Research 2014, 685204. o. DOI:10.1155/2014/685204. ISSN 2314-6745. PMID 25525609.  
  25. ↑ Inken Padberg, Erik Peter et al. (2014. január 17.). „A New Metabolomic Signature in Type-2 Diabetes Mellitus and Its Pathophysiology”. PLoS One. DOI:10.1371/journal.pone.0085082.  
  26. ↑ (2012. december 21.) „Inflammation in the pathogenesis of microvascular complications in diabetes”. Frontiers in Endocrinology 3, 170. o. DOI:10.3389/fendo.2012.00170. ISSN 1664-2392. PMID 23267348.  
  27. ↑ (2013. április 1.) „Glyco-oxidation and cardiovascular complications in type 2 diabetes: a clinical update”. Acta Diabetologica 50 (2), 101–110. o. DOI:10.1007/s00592-012-0412-3. ISSN 0940-5429. PMID 22763581.  
  28. ↑ (1974) „An Improved Procedure for Synthesis of DL-4-Hydroxy-3-methoxymandelic Acid (DL-"Vanillyl"-mandelic Acid, VMA)”. Journal of Research of the National Bureau of Standards Section A 78A (3), 411–412. o. DOI:10.6028/jres.078A.024. PMID 32189791.  
  29. ↑ Manufacture of vanillin and its homologues U.S. Patent 2,640,083. U.S. Patent Office (1953) 
  30. ↑ R. A. Joshi. Question Bank of Biochemistry. New Age International, 64. o. (2006). ISBN 978-81-224-1736-4 
  31. ↑ (2016) „Aqueous Photochemistry of Glyoxylic Acid”. J. Phys. Chem. A 120 (21), 3817–3826. o. DOI:10.1021/acs.jpca.6b00225. PMID 27192089.  

Fordítás szerkesztés

Ez a szócikk részben vagy egészben a Glyoxylic acid című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.

További információk szerkesztés

A lap eredeti címe: „https://hu.wikipedia.org/w/index.php?title=Glioxilsav&oldid=26540028”