Гидроксибутановые кислоты.

Биологическое значение имеют 2 изомера: 3-гидроксибутановая кислота и 4-гидроксибутановая кислота

3-гидроксибутановая кислота (ß-оксимасляная) – образуется в связанном состоянии с белком-ферментом в процессе биосинтеза высших карбоновых кислот, L –стереоизомер образуется в печени и в свободном виде выделяется в кровь, поступает в мышцы и выполняет энергетические функции, участвуя в реакциях цикла Кребса. Эта биологическая функция обозначается как «кетоновое тело».

СН₃ – СН – СН₂ - СООН

|

ОН

3-гидроксибутановая кислота | L -3-гидроксибутановая кислота

В биохимических реакциях in vivo 2 превращения имеют важное значение для протекания обмена веществ:

- реакция окисления (образуется 3–оксобутановая кислота):

СН₃ – СН – СН₂- СООН + НАД⁺ < —————> СН₃ – С – СН₂ - СООН + НАДН + Н⁺

| | |

ОН О

3-оксобутановая кислота

(ацетоуксусная)

- реакция дегидратации (образуется 2-бутеновая – кротоновая кислота):

СН₃ – СН – СН₂ - СООН <—————> СН₃ – СН = СН - СООН + Н₂О

| более сильный

ОН кислотный центр 2-бутеновая( кротоновая) кислота

В таком же направлении проходит реакция in vitro (по правилу Попова-Зайцева)

Дегидратация 3-гидроксибутановой кислоты относится к реакциям элиминирования. Из двух возможных изомеров образуется только один, поскольку атомы водорода, связанные с атомом углерода С-2 являются более подвижными. Вследствие акцепторного действия карбоксильной группы у атома С-2 образуется более сильный кислотный центр, чем у С-4. Реакция обратима, при гидратации кротоновой кислоты образуется 3-гидроксибутановая кислота.

4-гидроксибутановая (γ–оксимасляная, ГОМК)

СН₂– СН₂ – СН₂- СООН

‌|

ОН

В организме человека γ - оксимасляная кислота образуется в нейронах мозга и обладает фармакологическим эффектом, является медиатором торможения центральной нервной системы.

Используется как лекарственный препарат только в виде соли - натрия оксибутирата (Natrii оxybutyras), чтобы исключить образование лактона, поскольку лактон не обладает фармакологическом эффектом.

NB! Врач-анестезиолог должен помнить, что при изменении нормального значения рН крови в кислую сторону (что часто встречается при недостатке кислорода) происходит превращение натрия оксибутирата в γ- оксимасляную кислоту, которая сразу образует неактивный бутиролактон и эффективность действия препарата снижается.

Гидроксидикарбоновые кислоты (содержат две карбоксильные группы)

Моногидроксидикарбоновая кислота – 2-гидроксибутандиовая (оксиянтарная, яблочная кислота, малат) – биологически активное соединение, присутствует в тканях животных, человека, в растениях ( много в рябине, барбарисе). Впервые выделена К.Шееле в 1785 г. из незрелых яблок

НООС – СН₂ – СН – СООН

|

ОН

Существует в виде двух стереоизомеров и рацемической смеси. L-малат образуется в процессе реакций цикла Кребса. Присутствие гидроксильной группы делает возможным две реакции: элиминирования и окисления.

Обратимая реакция элиминирования (дегидратации) приводит к образованию более устойчивого транс-изомера бутендиовой кислоты – фумаровой. В условиях in vivo эта реакция происходит в процессе цикла Кребса.

НООС-СН(ОН )-СН₂ –СООН НООС-СН=СН-СООН + Н₂О

фумаровая кислота

(транс-бутендиовая)

Обратимая реакция окисления сопровождается образованием кетокислоты: 2-оксобутандиовой (оксоянтарной, щавелевоуксусной )

НООС- СН-СН₂-СООН + НАД ⁺ НООС-С –СН₂ -СООН

| | |

ОН О

щавелевоуксусная кислота (ЩУК)

Яблочную кислоту в медицине применяют в составе слабительных средств и препаратов от хрипоты.