Кіріспе

CH3CH2CO2H химиялық формуласы бар карбон қышқылы Chembox.
| Атауы = Пропион қышқылы
| СуретФайл1 = Propionic acid chemical structure.svg
| СуретКөлемі1 = 100px
| СуретАтауы1 = Жеңілдетілген қаңқа формуласы
| СуретФайл2 = Propionic acid flat structure.png
| СуретКөлемі2 = 100px
| СуретАтауы2 = Толық құрылымдық формула
| СуретФайл3 = Propionic acid 3D balls.png
| СуретКөлемі3 = 100px
| СуретАтауы3 = Доп және таяқ моделі
| СуретФайл4 = Propionic acid spheres.png
| СуретКөлемі4 = 100px
| СуретАтауы4 = Кеңістікті толтыру моделі
| СуретФайл5 = Propionic acid.jpg
| СуретКөлемі5 = 200px
| БАС = Пропаноя қышқылы
| БасқаАтаулары = Карбоксиэтан, Этанкарбон қышқылы, Этилформаль қышқылы, Метацетон қышқылы, Метилацетон қышқылы, C3:0 (Липидтік сандар)
|Бөлім1=
|Бөлім2= Chembox қасиеттері
| C=3 | H=6 | O=2
| СыртқыТүрi = Түссіз, майлы сұйықтық
| Ерігіштігі = EtOH, эфирде жақсы ериді
| БалқуТ°C = −20.5
| БалқуТ°C сілтемесі =
| ҚайнауТ°C = 141.15
| ҚайнауТ°C сілтемесі =
| СынуИндексі = 1.3843
| СублимацияЖағдайлары = −48 °C температурада сублимацияланады ΔsublHo = 74 кДж/моль
| ҒарышТоптары = P21/c
| ΔHc = 1527.3 кДж/моль
| ҚауіпСөздері = Қауіпті
| H-фразалары =
| IDLH = Белгісіз. Келесі бірнеше жылдар ішінде басқа химиктер де пропион қышқылын әртүрлі тәсілдермен өндірді, бірақ олардың ешқайсысы олардың бірдей затты өндіріп жатқанын түсінбеді. 1847 жылы француз химигі Жан Батист Дюма барлық қышқылдардың бірдей қосылыс екенін анықтады және оны грек сөздерінен алынған пропион қышқылы деп атады: πρῶτος (prōtos) – бірінші, πίων (piōn) – май, себебі ол басқа майлы қышқылдар сияқты қасиеттерді көрсететін ең кішкентай қышқыл, мысалы, судан тұздалғанда майлы қабат түзеді және сабынды калий тұзын құрайды.

Қасиеттері

Пропион қышқылының физикалық қасиеттері, форма және сірке қышқылдары сияқты кіші карбон қышқылдары мен ірі май қышқылдары арасындағы мәнді ұстайды. Ол суда жақсы араласады, бірақ тұз қосу арқылы судан бөліп алуға болады. Сірке және форма қышқылдары сияқты, ол сұйық және газ күйінде молекулалардың сутекті байланысқан жұптарынан тұрады. Пропион қышқылы карбон қышқылдарына тән қасиеттерді көрсетеді: ол амид, эфир, ангидрид және хлорид туындыларын түзе алады. Ол Hell-Volhard-Zelinsky реакциясына түседі, яғни фосфор трибромидінің катализінде броммен карбон қышқылының α-галогендеуіне қатысады, нәтижесінде 2-бромпропано қышқылы, CH3CHBrCOOH пайда болады. Бұл өнім аммонолиз арқылы рацемиялық аланин қоспасын алу үшін қолданылған.

Биотехнологиялық

Пропион қышқылын биотехнологиялық өндіруде негізінен Пропионибактерия штаммдары қолданылады. Дегенмен, Пропионибактериялар арқылы пропион қышқылының ірі көлемде өндірілуі жасушалар өсу кезінде түзілетін соңғы өнімдердің күшті тежелуі және қосалқы өнімдердің (сирке қышқылы мен сукцин қышқылы) пайда болуы сияқты қиындықтарға кезеседi. Ферментация кезінде өнімділік пен шығымды арттырудың бір жолы – жасушаларды бекіту әдістерін қолдану, бұл жасушалық биомассаны оңай алуға, қайта пайдалануға және микроорганизмдердің стресске төзімділігін арттыруға мүмкіндік береді. 2018 жылы 3D-басып шығару технологиясы алғаш рет ферментацияда жасушаларды бекіту үшін матрица жасауға қолданылды. 3D-басылған нейлон шарикшелерге бекітілген Propionibacterium acidipropionici арқылы пропион қышқылы өндірісі үлгілік зерттеу ретінде таңдалды. Бұл 3D-басылған шарикшелердің жоғары тығыздықпен жасушалардың жабысуын және пропион қышқылы өндірісін ынталандыратыны көрсетілді, оны басқа ферментациялық биопроцестерге бейімдеуге болады. Басқа жасушаларды бекіту матрицалары да сынақтан өтті, мысалы, қайта өңделген шыны Poraver және талшықты төсек биореакторы. Сондай-ақ, қажетті метаболикалық жолды, Wood-Werkman циклын енгізу үшін Escherichia coli штаммдарының генетикалық инженериясы арқылы өндірістің баламалы әдістері де сынақтан өткізілді.

Өнеркәсіптік пайдалану

Пропион қышқылы 0,1-1% салмақтық үлесінде саңғыр мен кейбір бактериялардың өсуін тежейді. Осының салдарынан, өндірілген пропион қышқылының бір бөлігі жануарлар азығы және адамдарға арналған тағамды сақтау үшін консервант ретінде қолданылады. Жануарлар азығында ол тікелей немесе аммоний тұзы түрінде пайдаланылады. Бұл қолданыс пропион қышқылының әлемдік өндірісінің шамамен жартысын құрайды. Монезин антибиотикасы мал азығына қосылады, бұл ішектегі пропионибактериялардың сірке қышқылы өндірушілерге қарағанда басым болуына жағдай жасайды; бұл көмірқышқыл газының шығарылуын азайтады және азықтың сіңуіне жақсартады. Тағы бір маңызды қолданысы – натрий және кальций тұздары қолданылатын нан-нан өнімдерінде консервант ретінде пайдалану. АҚШ, Австралия және Жаңа Зеландия елдерінде кең таралған. Пропион қышқылы басқа химиялық заттарды, әсіресе полимерлерді өндіруде де аралық зат ретінде қолданылады. Целлюлоза ацетаты пропионаты – пайдалы термопластикалық материал. Винил пропионаты да қолданылады. Сонымен қатар, ол пестицидтер мен фармацевтикалық препараттар жасау үшін де қолданылады. Пропион қышқылының эфирлері жеміс иісіне ие және кейде еріткіштер немесе жасанды хош иістендіргіштер ретінде қолданылады. Жарлсберг ірімшігін өндіру кезінде пропион қышқылы бактериясы дәм мен тесіктердің пайда болуын қамтамасыз етеді.

Биология

Пропион қышқылы биологиялық жолмен оның А коферментінің эфирі – пропионил CoA ретінде, көміртек атомдарының тақ санын қамтитын май қышқылдарының метаболизмінен ыдырайды, сондай-ақ кейбір аминқышқылдарының ыдырауынан да түзіледі. Propionibacterium туысына жататын бактериялар анаэробты метаболизмінің түпкі өнімі ретінде пропион қышқылын өндіреді. Бұл бактериялардың класы көбінесе шайнама жануарлардың қарнында және адамның тер бездерінде кездеседі, олардың қызметі Emmental ірімшігінің, американдық «швейцар ірімшігінің» және тердің иісіне жартылай жауапты. Пропион қышқылының метаболизмі оның пропионил кофермент А-ға айналуымен басталады, бұл карбон қышқылдарының метаболизмінің әдеттегі алғашқы қадамы. Пропион қышқылы үш көміртегі атомнан тұрғандықтан, пропионил CoA тікелей бета-тотығуға немесе лимон қышқылы циклына енбейді. Көптеген омыртқалы жануарларда пропионил CoA карбоксилденіп D-метилмалонил CoA-ға айналады, ол L-метилмалонил CoA-ға изомерленеді. В12 витаминіне тәуелді фермент L-метилмалонил CoA-ны цитрустық қышқыл циклының аралық өнімі – сукцинил CoA-ға қайта құрылымдайды, ол оңай циклге қосыла алады. Пропион қышқылы сукцинил CoA-ға айналу арқылы бауырдағы глюконеогенез үшін субстрат болып табылады. Сонымен қатар, экзогенді пропион қышқылының енгізілуі глюконеогендік түрленумен ғана түсіндірілмейтін эндогенді глюкоза өндірісін арттырады. Экзогенді пропион қышқылы норэпинефрин мен глюкагон деңгейінің артуы арқылы эндогенді глюкоза өндірісін күшейтеді, бұл пропион қышқылының ұзақ қабылдануы метаболизмге зиян келтіруі мүмкін екенін көрсетеді. Пропиондық ацидемия – сирек кездесетін тұқым қуалайтын генетикалық ауру, онда пропионат бауыр жасушаларында метаболикалық у ретінде әрекет етеді, пропионил CoA және оның туындысы – метилцитрат, екі трикарбон қышқылы циклының тежегіштері ретінде митохондрияда жинақталады. Пропаноат глиа жасушаларымен тотықтырылады, бұл пропиондық ацидемияда интрамитохондриялық пропионил CoA жинақталуы мүмкін болғанда астроциттердің осалдығын көрсетеді. Пропиондық ацидемия гистон ацетилдеуіне әсер ету арқылы нейрондық және глиальды гендердің экспрессиясын өзгерте алады. Пропион қышқылын кеміргіштердің миына тікелей енгізгенде, қайтымды мінез-құлық өзгерістері (мысалы, гиперактивтілік, дистония, әлеуметтік бұзылу, табандылық) және мидың өзгерістері (мысалы, туа біткен нейровоспаление, глутатион дефициті) пайда болады, оларды тышқандарда аутизмді модельдеу үшін пайдалануға болады. Пропионат адамның ішектеріндегі ішек микробиотасының тамақтағы сіңбес көмірсуларға (диеталық талшықтарға) жауап ретінде өндіретін ең көп таралған қысқа тізбекті май қышқылының бірі болып табылады. Ішек микробиотасының және оның метаболиттері, соның ішінде пропионаттың мидың қызметіне әсер етудегі рөлі зерттелді. Тышқандардағы зерттеулер пропионатты Bacteroides туысына жататын бактериялар ішекте өндіретінін және ол Salmonella-ға қарсы қорғаныс беретінін көрсетті. Тағы бір зерттеу май қышқылы пропионатының қан қысымын көтеретін иммундық жасушаларды тыныштандыратынын, осылайша организмді жоғары қан қысымының зиянды әсерінен қорғайтынын анықтады.

Бактериология

Бактериялардың Coprothermobacter platensis түрі желатинды ашыту кезінде пропионатты өндіреді.

Пропионаттар тұздары мен эфирлері

Пропионат /'//p//r//oʊ//p//i//ə//n//eɪ//t/, немесе пропаноат, ионы – пропион қышқылының конугатты негізі. Ол физиологиялық pH деңгейіндегі биологиялық жүйелерде кездесетін түрі. Пропиондық немесе пропаноидтық қосылыстар – пропион қышқылының карбоксилат тұзы немесе эфирі. Бұл қосылыстарда пропионат көбінесе қысқартылған түрде жазылады, немесе жай ғана . Пропионаттарды пропеноаттармен (көбінесе акрилаттар деп аталады) шатастыруға болмайды, олар пропено қышқылының иондары/тұздары/эфирлері (сонымен қатар 2-пропено қышқылы немесе акрил қышқылы деп те аталады).