El ácido glioxílico o ácido oxoacético es un compuesto orgánico . Junto con el ácido acético , el ácido glicólico y el ácido oxálico , el ácido glioxílico es uno de los ácidos carboxílicos C 2 . Es un sólido incoloro que se produce de forma natural y es útil industrialmente.
Nombres | |
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Nombre IUPAC preferido Ácido oxoacético [1] | |
Nombre IUPAC sistemático Ácido oxoetanoico | |
Otros nombres | |
Identificadores | |
Modelo 3D ( JSmol ) | |
CHEBI | |
CHEMBL | |
ChemSpider | |
DrugBank | |
Tarjeta de información ECHA | 100.005.508 |
KEGG | |
PubChem CID | |
UNII | |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
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Propiedades | |
C 2 H 2 O 3 | |
Masa molar | 74,035 g · mol −1 |
Densidad | 1,384 g / ml |
Punto de fusion | 80 ° C (176 ° F; 353 K) [4] |
Punto de ebullición | 111 ° C (232 ° F; 384 K) |
Acidez (p K a ) | 3,18, [2] 3,32 [3] |
Compuestos relacionados | |
Otros aniones | glioxilato |
Ácidos carboxílicos relacionados | ácido fórmico ácido acético ácido glicólico ácido oxálico ácido propiónico ácido pirúvico |
Compuestos relacionados | acetaldehído glioxal glicolaldehído |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
verificar ( ¿qué es ?) | |
Referencias de Infobox | |
Estructura y nomenclatura
Aunque se describe que la estructura del ácido glioxílico tiene un grupo funcional aldehído , el aldehído es solo un componente menor de la forma más prevalente en algunas situaciones. En cambio, a menudo existe como un hidrato o un dímero cíclico . Por ejemplo, en presencia de agua, el carbonilo se convierte rápidamente en un diol geminal (descrito como el "monohidrato"). La constante de equilibrio ( K ) es 300 para la formación de ácido dihidroxiacético a temperatura ambiente: [5]
En solución, el monohidrato existe en equilibrio con una forma de dímero hemiacetal : [6]
De forma aislada, la estructura del aldehído tiene como conformador principal una estructura cíclica con enlaces de hidrógeno con el aldehído carbonilo muy cerca del carboxilo hidrógeno: [7]
La constante de la ley de Henry del ácido glioxílico es K H = 1.09 × 10 4 × exp [(40.0 × 10 3 / R) × (1 / T - 1/298)]. [8]
Preparativos
La base conjugada del ácido glioxílico se conoce como glioxilato y es la forma en que existe el compuesto en solución a pH neutro. El glioxilato es el subproducto del proceso de amidación en la biosíntesis de varios péptidos amidados .
Para el registro histórico, el ácido glioxílico se preparó a partir de ácido oxálico electrosintéticamente : [9] [10] en síntesis orgánica, se aplicaron cátodos de dióxido de plomo para preparar ácido glioxílico a partir de ácido oxálico en un electrolito de ácido sulfúrico. [11]
El ácido nítrico caliente puede oxidar el glioxal a glioxílico; sin embargo, esta reacción es muy exotérmica y propensa a la fuga térmica. Además, el ácido oxálico es el principal subproducto.
Además, la ozonólisis del ácido maleico es eficaz. [6]
Papel biológico
El glioxilato es un intermedio del ciclo del glioxilato , que permite a organismos , como bacterias, [12] hongos y plantas [13], convertir los ácidos grasos en carbohidratos . El ciclo del glioxilato también es importante para la inducción de los mecanismos de defensa de las plantas en respuesta a los hongos. [14] El ciclo del glioxilato se inicia mediante la actividad de la isocitrato liasa, que convierte el isocitrato en glioxilato y succinato. Se están realizando investigaciones para cooptar la vía para una variedad de usos, como la biosíntesis del succinato. [15]
Inhumanos
El glioxilato se produce a través de dos vías: mediante la oxidación del glicolato en los peroxisomas o mediante el catabolismo de la hidroxiprolina en las mitocondrias. [16] En los peroxisomas, el glioxilato se convierte en glicina por AGT1 o en oxalato por glicolato oxidasa. En la mitocondria, el glioxilato se convierte en glicina por AGT2 o en glicolato por glioxilato reductasa. La lactato deshidrogenasa citoplasmática convierte una pequeña cantidad de glioxilato en oxalato. [17]
En plantas
Además de ser un intermedio en la vía del glioxilato , el glioxilato también es un intermedio importante en la vía de la fotorrespiración . La fotorrespiración es el resultado de la reacción secundaria de RuBisCO con O 2 en lugar de CO 2 . Si bien al principio se consideró un desperdicio de energía y recursos, se ha demostrado que la fotorrespiración es un método importante para regenerar carbono y CO 2 , eliminar el fosfoglicolato tóxico e iniciar mecanismos de defensa. [18] [19] En la fotorrespiración, el glioxilato se convierte a partir del glicolato mediante la actividad de la glicolato oxidasa en el peroxisoma. Luego se convierte en glicina a través de acciones paralelas de SGAT y GGAT, que luego se transporta a las mitocondrias. [20] [19] También se informó que el complejo piruvato deshidrogenasa puede desempeñar un papel en el metabolismo del glicolato y glioxilato. [21]
Relevancia de la enfermedad
Diabetes
Se cree que el glioxilato es un posible marcador temprano de la diabetes tipo II . [22] Una de las condiciones clave de la patología de la diabetes es la producción de productos finales de glicación avanzada (AGE) causados por la hiperglucemia . [23] Los AGE pueden provocar más complicaciones de la diabetes, como daño tisular y enfermedades cardiovasculares. [24] Generalmente se forman a partir de aldehídos reactivos, como los presentes en azúcares reductores y alfa-oxoaldehídos. En un estudio, se encontró que los niveles de glioxilato aumentaron significativamente en pacientes que luego fueron diagnosticados con diabetes tipo II. [22] Los niveles elevados se encontraron a veces hasta tres años antes del diagnóstico, lo que demuestra el papel potencial del glioxilato como un marcador predictivo temprano.
Nefrolitiasis
El glioxilato participa en el desarrollo de hiperoxaluria , una causa clave de nefrolitiasis (comúnmente conocida como cálculos renales). El glioxilato es tanto un sustrato como un inductor del transportador de aniones sulfato-1 (sat-1), un gen responsable del transporte de oxalato, lo que le permite aumentar la expresión del ARNm de sat-1 y, como resultado, la salida de oxalato de la célula. El aumento de la liberación de oxalato permite la acumulación de oxalato de calcio en la orina y, por lo tanto, la eventual formación de cálculos renales. [17]
La interrupción del metabolismo del glioxilato proporciona un mecanismo adicional de desarrollo de hiperoxaluria. La pérdida de mutaciones funcionales en el gen HOGA1 conduce a una pérdida de la 4-hidroxi-2-oxoglutarato aldolasa, una enzima en la vía de la hidroxiprolina a glioxilato. El glioxilato resultante de esta vía normalmente se almacena para evitar la oxidación a oxalato en el citosol. Sin embargo, la ruta interrumpida provoca una acumulación de 4-hidroxi-2-oxoglutarato que también puede transportarse al citosol y convertirse en glioxilato a través de una aldolasa diferente. Estas moléculas de glioxilato pueden oxidarse en oxalato aumentando su concentración y provocando hiperoxaluria. [dieciséis]
Reacciones y usos
El ácido glioxílico es aproximadamente diez veces más fuerte que el ácido acético , con una constante de disociación ácida de 4.7 × 10 −4 (p K a = 3.32):
- OCHCO 2 H ⇌ OCHCO-
2+ H +
Con base, el ácido glioxílico se desproporciona , formando ácido hidroxiacético y ácido oxálico : [ cita requerida ]
- 2 OCHCO 2 H + H 2 O → HOCH 2 CO 2 H + HO 2 CCO 2 H
El ácido glioxílico da heterociclos por condensación con urea y 1,2-diaminobenceno .
Derivados de fenol
En general, el ácido glioxílico sufre una reacción de sustitución aromática electrofílica con fenoles , un paso versátil en la síntesis de varios otros compuestos.
El producto inmediato con fenol en sí es ácido 4-hidroximandélico . Esta especie reacciona con el amoníaco para dar hidroxifenilglicina, un precursor del fármaco amoxicilina . La reducción del ácido 4-hidroximandélico da ácido 4-hidroxifenilacético , un precursor del fármaco atenolol .
La secuencia de reacciones, en las que el ácido glioxílico reacciona con el componente fenólico guayacol seguido de oxidación y descarboxilación , proporciona una ruta a la vainillina como proceso de formilación neta . [6] [25] [26]
Reacción de Hopkins Cole
El ácido glioxílico es un componente de la reacción de Hopkins-Cole , que se utiliza para comprobar la presencia de triptófano en las proteínas. [27]
Química ambiental
El ácido glioxílico es uno de varios ácidos carboxílicos que contienen cetonas y aldehídos que juntos abundan en aerosoles orgánicos secundarios . En presencia de agua y luz solar, el ácido glioxílico puede sufrir oxidación fotoquímica . Pueden producirse varias vías de reacción diferentes, que conducen a varios otros productos de ácido carboxílico y aldehído. [28]
Seguridad
El compuesto no es muy tóxico con una DL 50 para ratas de 2500 mg / kg.
Referencias
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