Введение
Ацетоуксусная кислота (IUPAC название: 3-оксобутановая кислота, также известная как ацетондикарбоновая кислота или диацетилуксусная кислота) — это органическое соединение с формулой CH3COCH2COOH. Это простейшая бета-кетокислота, и, как и другие представители этого класса, она нестабильна. Метиловые и этиловые эфиры, которые достаточно стабильны, производятся в больших масштабах в промышленности в качестве предшественников красителей. Ацетоуксусная кислота — слабая кислота. У млекопитающих ацетоацетат, образующийся в печени (вместе с двумя другими "кетоновыми телами"), высвобождается в кровь в качестве источника энергии во время голодания, физических упражнений или при сахарном диабете 1 типа. Сначала группа CoA ферментативно переносится на него из сукцинил-CoA, превращая его обратно в ацетоацетил-CoA; затем тиолаза расщепляет его на две молекулы ацетил-CoA, которые затем поступают в цикл Кребса. Сердечная мышца и кора почек предпочитают ацетоацетат глюкозе. Мозг использует ацетоацетат при низком уровне глюкозы, вызванном голоданием или диабетом. Ацетоуксусную кислоту можно получить путем гидролиза этих соединений. Как правило, ацетоуксусную кислоту получают при 0 °C и используют непосредственно in situ. Она разлагается с умеренной скоростью на ацетон и углекислый газ: CH3C(O)CH2CO2H → CH3C(O)CH3 + CO2. Кислотная форма имеет период полураспада 140 минут при 37 °C в воде, в то время как основная форма (анион) имеет период полураспада 130 часов, то есть реагирует примерно в 55 раз медленнее. Соответствующее декарбоксилирование трифторацетоацетата используется для получения трифторацетона: CF3C(O)CH2CO2H → CF3C(O)CH3 + CO2. Это слабая кислота (как и большинство алкилкарбоновых кислот) с pKa 3,58. Ацетоуксусная кислота проявляет кето-энольную таутомерию, при этом энольная форма частично стабилизируется расширенной конъюгацией и внутримолекулярной H-связью. Равновесие сильно зависит от растворителя: кето-форма доминирует в полярных растворителях (98% в воде), а на энольную форму приходится от 25 до 49% вещества в неполярных растворителях.
In mammals, acetoacetate produced in the liver (along with the other two "ketone bodies") is released into the bloodstream as an energy source during periods of fasting, exercise, or as a result of type 1 diabetes mellitus. First, a CoA group is enzymatically transferred to it from succinyl CoA, converting it back to acetoacetyl CoA; this is then broken into two acetyl CoA molecules by thiolase, and these then enter the citric acid cycle. Heart muscle and renal cortex prefer acetoacetate over glucose. The brain uses acetoacetate when glucose levels are low due to fasting or diabetes. and acetoacetic acid can be prepared by the hydrolysis of these species. In general, acetoacetic acid is generated at 0 °C and used in situ immediately. It decomposes at a moderate reaction rate into acetone and carbon dioxide:
|CH3C(O)CH2CO2H → CH3C(O)CH3 + CO2
The acid form has a half life of 140 minutes at 37 °C in water, whereas the basic form (the anion) has a half life of 130 hours. That is, it reacts about 55 times more slowly. The corresponding decarboxylation of trifluoroacetoacetate is used to prepare trifluoroacetone:
|CF3C(O)CH2CO2H → CF3C(O)CH3 + CO2
It is a weak acid (like most alkyl carboxylic acids), with a pKa of 3.58. Acetoacetic acid displays keto enol tautomerisation, with the enol form being partially stabilised by extended conjugation and intramolecular H bonding. The equilibrium is strongly solvent depended; with the keto form dominating in polar solvents (98% in water) and the enol form accounting for 25 49% of material in non polar solvents.
Приложения
Ацетоуксусные эфиры используются для реакции ацетоацетилирования, широко применяемой в производстве арилидных желтых и диарилидных красителей.
Обнаружение
Для выявления кетоацидоза у людей с диабетом измеряют уровень ацетоуксусной кислоты в моче. Это делается с помощью тест-полосок, покрытых нитропруссидом или аналогичными реагентами. Нитропруссид меняет цвет с розового на фиолетовый в присутствии ацетоацетата, конъюгированного основания ацетоуксусной кислоты, и интенсивность изменения цвета оценивается визуально. Тест не определяет β-гидроксибутират, наиболее распространенный кетон в организме; в процессе лечения кетоацидоза β-гидроксибутират преобразуется в ацетоацетат, поэтому тест неинформативен после начала лечения и может давать ложноотрицательные результаты при постановке диагноза. Подобные тесты используются у молочных коров для выявления кетоза.