Ugrás a tartalomhoz

Glioxilsav

Ellenőrzött
A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Glyoxylic acid
A glioxilsav szerkezeti képlete
A glioxilsav kalottamodellje
Szabályos névOxoetánsav
Más nevekGlioxilsav[1]
2-Oxoecetsav
Formilhangyasav
Kémiai azonosítók
CAS-szám298-12-4
PubChem760
ChemSpider740
EINECS-szám206-058-5
DrugBankDB04343
KEGGC00048
ChEBI16891
SMILES
C(=O)C(=O)O
InChI
1/C2H2O3/c3-1-2(4)5/h1H,(H,4,5)
InChIKeyHHLFWLYXYJOTON-UHFFFAOYSA-N
Beilstein741891
Gmelin25752
UNIIJQ39C92HH6
ChEMBL1162545
Kémiai és fizikai tulajdonságok
Kémiai képletC2H2O3
Moláris tömeg74,04 g/mol
Sűrűség1.384 g/mL
Olvadáspont80 °C
Forráspont111 °C
Savasság (pKa)3.18,[2] 3.32 [3]
Rokon vegyületek
Azonos kationglioxilát
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 | forrásszöveg szerkesztése]

A glioxilsavat gyakran aldehid funkciós csoporttal mutatják. Az aldehid a leggyakoribb formánál azonban jóval kisebb arányban fordul elő. 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.[4] A dihidroxiecetsavat röntgenkrisztallográfia révén elemezték.[5]

Vizes oldatban e monohidrát félacilállal egyensúlyban létezik:[6]

Izolálva az aldehid jelentős konformere egy gyűrűs hidrogénkötéses szerkezet, ahol az aldehid karbonilcsoportja a karboxilcsoport hidrogénjéhez közel van:[7]

A glioxilsav Henry-törvény szerinti állandója .[8]

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.[9][10] E szintézisben ólom-dioxid katódot használtak glioxilsav oxálsavból való előállítására kénsav elektrolittal:[11]

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.[6]

A glioxilát a glioxilátciklus köztiterméke, mely lehetővé teszi az élőlényeknek, például baktériumoknak,[12] gombáknak és növényeknek[13] zsírsavak szénhidráttá alakítását. A glioxilátciklus fontos továbbá a növényeknek a gombák elleni védekezésben.[14] Ezt az izocitrát-liáz indítja el, mely az izocitrátot glioxiláttá és szukcináttá alakítja. A szukcinát-bioszintézisre és sok más reakció irányában folynak kutatások.[15]

A glioxilát kétféleképp keletkezik: glikolát oxidációjával peroxiszómákban és hidroxiprolin katabolizmusával mitokondriumokban.[16] 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.[17]

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

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.[18][19] 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.[20][19] Ezenkívül a piruvát-dehidrogenáz is szerepet játszhat a glikolát- és a glioxilát-metabolizmusban.[21]

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).[22]

Szerepe betegségekben

[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A glioxilát feltehetően a 2-es típusú cukorebetegség korai markere.[23][24] Fontos tünet a glikációs végtermékek (AGE) keletkezése, melyet a hiperglikémia okoz.[25] Ezek további tünetekhez vezetnek, például szöveti sérüléshez vagy szív- és érrendszeri betegséghez.[26] Ezek gyakran aldehidekből, például aldózok és α-oxoaldehidekből keletkeznek. Egy tanulmányban a glioxilátszintek jelentős növekedését mutatták ki 2-es típusú cukorbetegséggel diagnosztizált betegekben.[23] A megnövekedett szinteket gyakran 3 évvel a diagnózis előtt találták, így feltehetően a glioxilát korai cukorbetegség-marker.

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.[17]

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.[16]

Reakciók és használatuk

[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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.

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.[6][27][28]

Hopkins–Cole-reakció

[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A glioxilsav a Hopkins–Cole-reakció része, mellyel a triptofán fehérjékben való jelenléte ellenőrizhető.[29]

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.[30]

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

  1. Forráshivatkozás-hiba: Érvénytelen <ref> címke; nincs megadva szöveg a(z) „iupac2013” nevű lábjegyzeteknek
  2. Dissociation Constants of Organic Acids and Bases (600 compounds)
  3. pKa Data Compiled by R. Williams, "Archived copy" (PDF). 2010. június 2. dátummal az eredeti (PDF) címről archiválva. Hozzáférés: 2010. június 2..{{cite web}}: CS1 karbantartás: title értéke archived copy (link).
  4. Sørensen, P. E.; Bruhn, K.; Lindeløv, F. (1974). "Kinetics and equilibria for the reversible hydration of the aldehyde group in glyoxylic acid". Acta Chem. Scand. 28: 162–168. doi:10.3891/acta.chem.scand.28a-0162.
  5. Czapik, Agnieszka; Gdaniec, Maria (2007). "Quinoxaline–dihydroxyacetic acid (1/1)". Acta Crystallographica Section E: Structure Reports Online. 63 (7): o3081. doi:10.1107/S1600536807025792.
  6. 1 2 3 Georges Mattioda and Yani Christidis “Glyoxylic Acid” Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2002, Wiley-VCH, Weinheim. DOI: 10.1002/14356007.a12_495
  7. Redington, Richard L.; Liang, Chin-Kang Jim (1984). "Vibrational spectra of glyoxylic acid monomers". Journal of Molecular Spectroscopy. 104 (1): 25–39. Bibcode:1984JMoSp.104...25R. doi:10.1016/0022-2852(84)90242-X.
  8. Ip, H. S. Simon; Huang, X. H. Hilda; Yu, Jian Zhen (2009). "Effective Henry's law constants of glyoxal, glyoxylic acid, and glycolic acid" (PDF). Geophysical Research Letters. 36 (1): L01802. Bibcode:2009GeoRL..36.1802I. doi:10.1029/2008GL036212. S2CID 129747490.
  9. Tafel, Julius; Friedrichs, Gustav (1904). "Elektrolytische Reduction von Carbonsäuren und Carbonsäureestern in schwefelsaurer Lösung". Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft. 37 (3): 3187–3191. doi:10.1002/cber.190403703116.
  10. Cohen, Julius (1920). Practical Organic Chemistry 2nd Ed (PDF). London: Macmillan and Co. Limited. 102–104. o.
  11. François Cardarelli (2008). Materials Handbook: A Concise Desktop Reference. Springer. 574. o. ISBN 978-1-84628-668-1.
  12. Holms WH (1987). "Control of flux through the citric acid cycle and the glyoxylate bypass in Escherichia coli". Biochem Soc Symp. 54: 17–31. PMID 3332993.
  13. Escher CL, Widmer F (1997). "Lipid mobilization and gluconeogenesis in plants: do glyoxylate cycle enzyme activities constitute a real cycle? A hypothesis". Biol. Chem. 378 (8): 803–813. PMID 9377475.
  14. Dubey, Mukesh K.; Broberg, Anders; Sooriyaarachchi, Sanjeewani; Ubhayasekera, Wimal; Jensen, Dan Funck; Karlsson, Magnus (2013. szeptember). "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. doi:10.1016/j.fgb.2013.06.008. ISSN 1087-1845. PMID 23850601.
  15. Zhu, Li-Wen; Li, Xiao-Hong; Zhang, Lei; Li, Hong-Mei; Liu, Jian-Hua; Yuan, Zhan-Peng; Chen, Tao; Tang, Ya-Jie (2013. november). "Activation of glyoxylate pathway without the activation of its related gene in succinate-producing engineered Escherichia coli". Metabolic Engineering. 20: 9–19. doi:10.1016/j.ymben.2013.07.004. ISSN 1096-7176. PMID 23876414.
  16. 1 2 Belostotsky, Ruth; Pitt, James Jonathon; Frishberg, Yaacov (2012. december 1.). "Primary hyperoxaluria type III—a model for studying perturbations in glyoxylate metabolism". Journal of Molecular Medicine. 90 (12): 1497–1504. doi:10.1007/s00109-012-0930-z. hdl:11343/220107. ISSN 0946-2716. PMID 22729392. S2CID 11549218.
  17. 1 2 Schnedler, Nina; Burckhardt, Gerhard; Burckhardt, Birgitta C. (2011. március). "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. doi:10.1016/j.jhep.2010.07.036. ISSN 0168-8278. PMID 21093948.
  18. "photorespiration". 2006. december 11. dátummal az eredeti címről archiválva. Hozzáférés: 2017. március 9..
  19. 1 2 Peterhansel, Christoph; Horst, Ina; Niessen, Markus; Blume, Christian; Kebeish, Rashad; Kürkcüoglu, Sophia; Kreuzaler, Fritz (2010. március 23.). "Photorespiration". The Arabidopsis Book / American Society of Plant Biologists. 8: e0130. doi:10.1199/tab.0130. ISSN 1543-8120. PMC 3244903. PMID 22303256.{{cite journal}}: CS1 karbantartás: oldalszám helyett cikk száma (link)
  20. Zhang, Zhisheng; Mao, Xingxue; Ou, Juanying; Ye, Nenghui; Zhang, Jianhua; Peng, Xinxiang (2015. január). "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. doi:10.1016/j.jphotobiol.2014.11.009. ISSN 1011-1344. PMID 25528301.
  21. Blume, Christian; Behrens, Christof; Eubel, Holger; Braun, Hans-Peter; Peterhansel, Christoph (2013. november). "A possible role for the chloroplast pyruvate dehydrogenase complex in plant glycolate and glyoxylate metabolism". Phytochemistry. 95: 168–176. Bibcode:2013PChem..95..168B. doi:10.1016/j.phytochem.2013.07.009. ISSN 0031-9422. PMID 23916564.
  22. Glyoxylsäure bejegyzése. Römpp Online. Georg Thieme Verlag. Hozzáférés dátuma: 2014. június 10.
  23. 1 2 Nikiforova, Victoria J.; Giesbertz, Pieter; Wiemer, Jan; Bethan, Bianca; Looser, Ralf; Liebenberg, Volker; Ruiz Noppinger, Patricia; Daniel, Hannelore; Rein, Dietrich (2014). "Glyoxylate, a New Marker Metabolite of Type 2 Diabetes". Journal of Diabetes Research. 2014: 685204. doi:10.1155/2014/685204. ISSN 2314-6745. PMC 4265698. PMID 25525609.{{cite journal}}: CS1 karbantartás: oldalszám helyett cikk száma (link)
  24. 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. PMC 3894948. {{cite journal}}: Explicit use of et al. in: |author= (súgó)CS1 karbantartás: jelöletlen szabad DOI (link)
  25. Nguyen, Dung V.; Shaw, Lynn C.; Grant, Maria B. (2012. december 21.). "Inflammation in the pathogenesis of microvascular complications in diabetes". Frontiers in Endocrinology. 3: 170. doi:10.3389/fendo.2012.00170. ISSN 1664-2392. PMC 3527746. PMID 23267348.
  26. Piarulli, Francesco; Sartore, Giovanni; Lapolla, Annunziata (2013. április). "Glyco-oxidation and cardiovascular complications in type 2 diabetes: a clinical update". Acta Diabetologica. 50 (2): 101–110. doi:10.1007/s00592-012-0412-3. ISSN 0940-5429. PMC 3634985. PMID 22763581.
  27. Fatiadi, Alexander; Schaffer, Robert (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. doi:10.6028/jres.078A.024. PMC 6742820. PMID 32189791.
  28. Kamlet, Jonas; Mathieson, Olin (1953). Manufacture of vanillin and its homologues U.S. Patent 2,640,083 (PDF). U.S. Patent Office.
  29. R. A. Joshi (2006). Question Bank of Biochemistry. New Age International. 64. o. ISBN 978-81-224-1736-4.
  30. Eugene, Alexis J.; Xia, Sha-Sha; Guzman, Marcelo I. (2016). "Aqueous Photochemistry of Glyoxylic Acid". J. Phys. Chem. A. 120 (21): 3817–3826. Bibcode:2016JPCA..120.3817E. doi:10.1021/acs.jpca.6b00225. PMID 27192089.

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 | forrásszöveg szerkesztése]