Валериановая кислота
Валериановая кислота (Пентановая кислота, Valeric acid, pentanoic acid) — слабая органическая кислота класса предельных карбоновых кислот с химической формулой СH3(CH2)3СООН[1].
Общие сведения[править | править код]
В обычных условиях — одноосновная карбоновая кислота, представляющая собой бесцветную жидкость с неприятным запахом.
Температура плавления -32°С.
Температура кипения 185,4—187°С.
Температура самовоспламенения 400°C.
Молярная масса 102,13 г/моль.
Плотность 0,94 г/см³.
Пар тяжелее воздуха.
Содержится в корневище и корнях валерианы (Valeriana officinalis). Продуцируется бактериями, входящими в состав нормальной микрофлоры кишечника человека, в результате анаэробного метаболизма микроорганизмов в толстой кишке. В частности, валериановую кислоту продуцируют бактерии родов Clostridium и Megasphaera.
Имеет 4 изомера:
- н-пентановая кислота: СН3-СН2-СН2-СН2-COOH
- 3-метилбутановая кислота: СН3-CH(СН3)-СН2-СООН
- 2-метилбутановая кислота: СН3-СН2-CH(СН3)-СООН
- 2,2-диметилпропановая кислота: СН3-С(СН3)2-СООН
и 4 изомера межклассовой изомерии:
- метиловый эфир масляной кислоты: CH3-CH2-CH2-COO-CH3
- этиловый эфир пропионовой кислоты: CH3-CH2-COO-CH2-CH3
- пропиловый эфир уксусной кислоты: CH3-COO-CH2-CH2-CH3
- бутиловый эфир муравьиной кислоты: HCOO-CH2-CH2-CH2-CH3
Все валериановые кислоты — маслообразные жидкости с характерным неприятным запахом высших жирных кислот; смешиваются со многими органическими растворителями: спиртом, эфиром, хлороформом, бензолом и т. д.; в воде растворимы плохо.
Химические свойства[править | править код]
Соли и сложные эфиры валериановой кислоты называют валератами (син.: пентаноаты).
Например, может образовывать валериат натрия при взаимодействии с этим металлом:
2СH3(CH2)3СООН + 2Na → 2СH3(CH2)3СООNa + H2↑
Тот же продукт получается при реакции с основанием — гидроксидом натрия:
СH3(CH2)3СООН + NaОН → СH3(CH2)3СООNa + H2О
Тот же результат даёт реакция с оксидом натрия:
2СH3(CH2)3СООН + Na2О → 2СH3(CH2)3СООNa + H2О
При взаимодействии с гидрокарбонатом натрия также получается валерат натрия:
СH3(CH2)3СООН + NaHCO3 → СH3(CH2)3СООNa + CO2↑ + H2О
При реакции с пентахлоридом фосфора получается валерилхлорид, соляная кислота и оксихлорид фосфора:
СH3(CH2)3СООН + PCl5 → СH3(CH2)3СОCl + HCl + POCl3
При реакции с аммиаком при нагревании получается валерамид:
СH3(CH2)3СООН + NH3 → СH3(CH2)3СОNH2 + H2О
В присутствии серной кислоты происходит реакция этерификации, например при взаимодействии с этанолом получается этиловый эфир валериановой кислоты (этилвалерат):
СH3(CH2)3СООН + C2H5OH → СH3(CH2)3СОOC2H5 + H2О
При реакции с пентаоксидом фосфора получается валериановый ангидрид и метафосфорная кислота:
2СH3(CH2)3СООН + P2O5 → СH3(CH2)3СОO-CO-(CH2)3-СH3 + 2HPO3
При взаимодействии с бромом (в присутствии катализатора — красного фосфора) образуется α-бромвалериановая кислота и бромоводород:
СH3(CH2)3СООН + Br2 → СH3-CH2-CH2-CHBr-СОOH + HBr
При реакции с цетилхлоридом получается уксусно-валериановый ангидрид и соляная кислота:
СH3(CH2)3СООН + CH3COCl → СH3(CH2)3СОO-CO-CH3 + HCl
Продукты горения — углекислый газ и вода:
2СH3(CH2)3СООН + 13O2 → 10CO2 + 10H2О
Получение[править | править код]
CН3-СН2-СН2-СН2-СОН+2Сu(OH)2 → С4Н9COOH + Cu2O+2H2O
В промышленности валериановую кислоту получают оксо-процессом из 1-бутена и синтез-газа с образованием валерианового альдегида, который окисляется до конечного продукта:
H2 + CO + CH3CH2CH=CH2 → CH3CH2CH2CH2CHO → валериановая кислота
Она также может быть получена из сахаров, полученных из биомассы, с помощью левулиновой кислоты.
Природная валериановая кислота, получаемая из корней валерианы, представляет собой смесь правовращающей 2-метилэтилуксусной и изовалериановой кислот. Из эфирных масел Michelia longifolia и Michelia Champaca была выделена левовращающая 2-метилэтилуксусная к-та.
Валерьяновую кислоту получают и синтетически, наприпример, н-валериановую — восстановлением левулиновой кислоты CH3COCH2CH2COOH; триметилуксусную кислоту — окислением пинакона HOC(CH3)2C(CH3)2OH.
В промышленности[править | править код]
В числе изомеров наибольшее значение имеет 3-метилбутановая кислота (изовалериановая кислота) СН3-CH(СН3)-СН2-СООН, которую получают из валерианового корня или синтетически. Она применяется для синтеза лекарственных веществ: валидола, бромурала и т. д., а также для химического синтеза рацематов аминокислоты валина.
В пищевой промышленности применяют изоамиловый эфир изовалериановой кислоты (яблочная эссенция), и используется этиловый и пентиловый эфир валерьяновой кислоты.
Содержится в седативных лекарственных препаратах при повышенной нервной возбудимости, бессоннице, сердечных неврозах, спазмах кровеносных сосудов, гипертонии, мигрени, истерии, спазмах органов желудочно-кишечного тракта, почечной и печёночной коликах.
Изовалериановая и метилэтилуксусная кислоты применяют в фармакологии.
В медицинской практике находят применение производные природной валериановой кислоты, выделяемой из корней валерианы или получаемой окислением первичных амиловых спиртов. Это настои и экстракты валерианы, действующим началом которых считают борниловый эфир валериановой кислоты, валидол — раствор ментола в ментиловом эфире изовалериановой кислоты, бромизовал — α-бромизовалерианилмочевина, валериановый цинк.
Сложные эфиры данной кислоты применяют также в качестве фруктовых эссенций. Из замещенных валериановых кислот особое значение имеет валин — альфа-аминоизовалериановая кислота, входящая в состав белков.
Летучие эфирыимеют приятный запах и фруктовый вкус, а поэтому находят применение в парфюмерии, косметике и продуктах питания. Типичными примерами являются метил валераты, этилвалераты, и пентилвалераты. Так, этилвалерат и пентилвалерат используются в качестве пищевых добавок из-за их фруктового вкуса.
Техника безопасности[править | править код]
Запах вызывает рвотный рефлекс у человека, при вдыхании может вызывать жжение, кашель, боль в горле. При попадании на кожу или слизистые оболочки может вызывать ожоги. Имеет низкое давление пара при нормальных условиях и не угрожает дыхательным путям. Она может быть опасна водной фауне и флоре, поэтому при сливании должна быть сильно разбавлена.
Горючее. При температуре выше 86°C могут образовываться взрывоопасные смеси паров с воздухом.
- ↑ Физер Л. и Физер М. Органическая химия, пер. с англ., т. 1, М., 1969.