Глицериновая кислота
Глицери́новая кислота́ (2,3-дигидроксипропановая кислота, α,β-диоксипропионовая кислота), монокарбоновая диоксикислота, CH2 OH-CHOH-COOH. Содержит асимметрический атом углерода, обладает оптической активностью, существует в виде двух энантиомеров – L-глицериновой кислоты и D-глицериновой кислоты. В природе преобладает D-форма глицериновой кислоты. Соли и эфиры глицериновой кислоты называются глицератами. Молярная масса 106,08 г/моль. Температура плавления 134–135 °C (DL-глицериновая кислота). Впервые D-глицериновая кислота была обнаружена в листьях табака в 1956 г.
Физико-химические свойства
DL-глицериновая кислота – бесцветный сироп, особо чистая – бесцветные кристаллы. Смешивается во всех отношениях с водой, этанолом, хорошо растворяется в ацетоне, не растворяется в диэтиловом эфире. Константа диссоциации кислоты (pKa) составляет 3,52.
Глицериновая кислота обладает свойствами карбоновых кислот и спиртов. Возможно образование сложных эфиров двух типов. Карбоксильная группа (-СООН) участвует в образовании солей, может быть превращена в нитрильную или амидную. Глицериновая кислота является одновременно α- и β-гидроксикислотой. При окислении глицериновой кислоты получаются тартроновая и мезоксалевая кислоты. При взаимодействии с хлоридом фосфора (V) глицериновая кислота даёт хлорангидрид α,β-хлоропропионовой кислоты, с хлороводородом в запаянном сосуде – α,β-хлоропропионовую кислоту. При действии иодида фосфора (III) или иодоводорода частично восстанавливается в β-иодопропионовую кислоту. При длительном стоянии глицериновая кислота полимеризуется и образует ангидрид. При осторожном нагревании превращается в лактид, сильное нагревание приводит к образованию пировиноградной кислоты.
Способы получения
DL-глицериновую кислоту получают окислением глицерина (обычно под действием азотной кислоты). Для разделения рацемата используют кристаллизацию солей бруцина. D-глицериновая кислота получается при селективном окислении глицерина на гетерогенных золото- или палладийсодержащих катализаторах либо микробиологическим синтезом.
Участие в обмене веществ
Производные глицериновой и ортофосфорной кислот (2-фосфоглицериновая кислота, 3-фосфоглицериновая кислота, 1,3-бисфосфоглицериновая кислота и 2,3-бисфосфоглицериновая кислота) являются интермедиатами ряда метаболических путей – гликолиза, цикла Кальвина (восстановительного пентозофосфатного цикла), глюконеогенеза.
1,3-бисфосфоглицерат имеет высокоэнергетическую фосфатную группу, которую может переносить на аденозиндифосфат с образованием аденозинтрифосфата, универсального энергетического источника клетки.
3-фосфоглицерат служит предшественником при биосинтезе аминокислоты L-серина, которая, в свою очередь, необходима для синтеза L-глицина и L-цистеина.
2,3-бисфосфоглицерат в эритроцитах выполняет роль аллостерического регулятора функции гемоглобина – связываясь с гемоглобином, понижает его сродство с кислородом, способствует диссоциации кислорода и переходу его в ткани.
Недостаточная активность ферментов катаболизма глицериновой кислоты приводит к развитию заболеваний, сопровождающихся неврологическими нарушениями, умственной и двигательной отсталостью, метаболическим ацидозом, или почечнокаменной болезни.
Применение
Глицериновую кислоту используют в химической промышленности для синтеза биоразлагаемых полимеров и поверхностно-активных веществ.
Литература
- Palmer J. K. Occurrence of D-glyceric acid in tobacco leaves // Science. – 1956. – Vol. 123, № 3193. – P. 415.
- Несмеянов А. Н. Начала органической химии. В 2 кн. Кн. 1 / А. Н. Несмеянов, Н. А. Несмеянов. – 2-е изд., перераб. – Москва : Химия, 1974.
- Справочник биохимика / Р. Досон, Д. Эллиот, У. Эллиот, К. Джонс ; пер. с англ. В. Л. Друцы, О. Н. Королевой. – Москва : Мир, 1991.
- Биохимия человека. В 2 т. Т. 1 / Р. Марри, Д. Греннер, П. Мейес, В. Родуэлл ; пер. с англ. В. В. Борисова, Е. В. Дайниченко. – Москва : Мир, 1993.
- Биохимия : учебник для вузов / под ред. Е. С. Северина. – 2-е изд., испр. – Москва : ГЭОТАР-Медиа, 2004. – (XXI век).
- Synthesis and interfacial properties of monoacyl glyceric acids as a new class of green surfactants / Tokuma Fukuoka, Shintaro Ikeda, Hiroshi Habe [et al.] // Journal of oleo science. – 2012. – Vol. 61, № 6. – P. 343–348.
- D-glyceric aciduria / N. W. Dimer, P. F. Schuck, E. L. Streck, G. C. Ferreira // Anais da Academia Brasileira de Ciências. – 2015. – Vol. 87, № 2, suppl. – P. 1409–1414.
- Synthesis and characterization of poly(glyceric acid carbonate): a degradable analogue of poly(acrylic acid) / Heng Zhang, Xinrong Lin, S. Chin, M. W. Grinstaff // Journal of the American Chemical Society. – 2015. – Vol. 137, № 39. – P. 12660–12666.
- Нельсон Д. Л. Основы биохимии Ленинджера. В 3 т. Т. 2. Биоэнергетика и метаболизм / Д. Нельсон, М. Кокс ; пер. с англ. Т. П. Мосоловой [и др.]. – 4-е изд. – Москва : Бином. Лаборатория знаний : Лаборатория Пилот, 2020. – (Лучший зарубежный учебник).
- Shun Sato. Application of glyceric acid to bio-related functional materials and improvement of microbial production // Journal of oleo science. – 2021. – Vol. 70, № 3. – P. 289–295.
