D-глюкаровая кислота
D-глюка́ровая кислота́ [(2S,3S,4S,5R)-2,3,4,5-тетрагидроксибутандиовая кислота, сахарная кислота, тетраоксиадипиновая кислота], двухосновная карбоновая кислота, альдаровая кислота, HOOC(CHOH)4 COOH. Соли называются глюкараты или сахараты. Молярная масса 210,14 г/моль. t пл 125–126 °C (с разложением). Обладает оптической активностью.
Физико-химические свойства
D-глюкаровая кислота образует расплывающиеся на воздухе кристаллы, растворимые в воде и этаноле, нерастворимые в диэтиловом эфире. Константы диссоциации кислоты (pKa ) по 1-й и 2-й ступеням составляют 3,01 и 3,94 соответственно. D-глюкаровая кислота самопроизвольно превращается в смесь лактона-3,6 (t пл 144 °C) и дилактона-1,4-3,6 (t пл 134 °C). Лактон-1,4 (t пл 98 °C) получается непосредственно окислением D-глюкозы или L-гулозы.
D-глюкаровая кислота проявляет свойства, характерные для карбоновых кислот и многоатомных спиртов. Возможно образование сложных эфиров двух типов, в реакциях этерификации D-глюкаровая кислота принимает участие как кислота и как спирт. Карбоксильная группа (-СООН) участвует в образовании солей, может быть превращена в нитрильную или амидную. Как многоатомный спирт D-глюкаровая кислота образует хелатный комплекс тёмно-синего цвета с гидроксидом меди (II). Окисляется щелочным раствором перманганата калия с образованием виноградной, D-винной и щавелевой кислот, электролитическое окисление на платиновом аноде даёт винную кислоту. При восстановлении иодистым азотом D-глюкаровая кислота превращаются в адипиновую. Восстановление монолактона D-глюкаровой кислоты амальгамой натрия в кислом растворе даёт D-глюкуроновую кислоту.
Способы получения
D-глюкаровая образуется из глюкозы при окислении под действием сильных окислителей (например, азотной кислоты). Для получения D-глюкаровой кислоты используются также микробиологические подходы.
Участие в обмене веществ
D-глюкаровая кислота является побочным продуктом метаболического пути синтеза D-глюкуроновой кислоты и в незначительных количествах присутствует в организмах животных и некоторых типах овощей и фруктов.
Применение
D-глюкаровая кислота относится к химическим веществам с высокой добавленной стоимостью, рассматривается возможность её применения как прекурсора для синтеза биоразлагаемых полимеров и синтеза адипиновой кислоты. Глюкарат натрия используется как хелатирующий агент в составе детергентов. Аммонийную соль D-глюкаровой кислоты используют для синтеза пиррола.
Содержание в продуктах питания
Содержание глюкаровой кислоты в некоторых фруктах и овощах
| № п/п | Название | Содержание (мг/100 г) |
| 1 | Апельсин (очищенный) | 4,63 ± 0,58 |
| 2 | Шпинат (листья) | 1,58 ± 0,35 |
| 3 | Яблоко (целиком) | 1,57 ± 0,09 |
| 4 | Морковь (целиком) | 2,45 ± 0,32 |
| 5 | Проростки люпина (целиком) | 0,82 ± 0,06 |
| 6 | Картофель (очищенный) | 0,74 ± 0,08 |
| 7 | Брокколи (целиком) | 1,32 ± 0,23 |
Литература
- Неницеску К. Д. Органическая химия. Т. 1 / пер. с рум. Л. Бырлэдяну. – Москва : Издательство иностранной литературы, 1963.
- Овчинников Ю. А. Биоорганическая химия. – Москва : Просвещение, 1987.
- Effect of calcium glucarate on beta-glucuronidase activity and glucarate content of certain vegetables and fruits / C. Dwivedi, W. J. Heck, A. A. Downie [et al.] // Biochemical medicine and metabolic biology. – 1990. – Vol. 43, № 2. – P. 83–92.
- Справочник биохимика / Р. Досон, Д. Эллиот, У. Эллиот, К. Джонс ; пер. с англ. В. Л. Друцы, О. Н. Королевой. – Москва : Мир, 1991.
- Химия : большой энциклопедический словарь / гл. ред. И. Л. Кнунянц. – 2-е изд., репр. – Москва : Большая российская энциклопедия, 1998. – (Большие энциклопедические словари).
- Петров А. А. Органическая химия : учебник для студентов / А. А. Петров, Х. В. Бальян, А. Т. Трощенко. – 5-е изд., перераб. и доп. – Санкт-Петербург : Иван Федоров, 2003.
- Top value added chemicals from biomass. Vol. 1. Results of screening for potential candidates from sugars and synthesis gas / ed. T. Werpy, G. Petersen. – [Washington] : The Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) : The National Renewable Energy Laboratory (NREL), 2004.
- Cell-based and cell-free biocatalysis for the production of D-glucaric acid / Lu‑Zhou Chen, Si‑Ling Huang, Jin Hou [et al.] // Biotechnology for biofuels. – 2020. – Vol. 13, № 1. – P. 203.
