Кетокислоты (оксокислоты)

Кетокислоты, кетонокислоты или оксокислоты — это группа органических химических соединений, которые являются производными карбоновых кислот. Молекула кетокислоты кроме карбоксильной группы (СООН) (или карбоксилатной (СОО)) также содержит в своем составе альдегидную (RH=O) или кетогруппу (R1(C=O)R2).

Простейшими представителями альдегидо- и кетокислот является оксоетанова (глиоксалева кислота) и 2-оксопропанова (пировиноградная кислота), которым принадлежит важная роль в превращении углеводов, белков и липидов в живых организмах.

В зависимости от строения молекулы, а именно взаимного расположения функциональных групп различают как минимум три типа монокарбоновых кетокислот:

  • α-кетокислоты (α-оксокислоты), в которых кетокарбонильная группа непосредственно связана с атомом углерода карбоксильной группы, например пировиноградной кислотой
  • β-кетокислоты (β-оксокислоты), в которых кетокарбонильная группа присоединена дополнительным атомом углерода, например ацетоуксусной кислотой
  • γ-кетокислоты (γ-оксокислоты), в которых кетокарбонильная группа присоединена через два атома углерода, например левулиновую кислоту

Свойства кетокислот

Оксокислоты или кетокислоты - гетерофункциональные соединения. Они одновременно обладают свойствами карбоновых кислот и оксосоединений. Как карбоновые кислоты, они способны образовывать соли, галогенангидриды, эфиры, ангидриды кислот. Имея в составе своих молекул карбонильную группу, они способны образовывать оксимы, гидразоны, циангидрины и др.

Биологическое значение кетокислот

Цикл Кребса. Щавелевая, пировиноградная и кетоглутаровая кетокислоты являются элементами цикла Кребса или цикла трикарбоновых кислот, а это ключевой этап дыхания всех клеток, использующих кислород, центр пересечения множества метаболических путей в организме.  Кроме значительной энергетической роли цикла он является важным источником молекул предшественников, из которых в ходе других биохимических реакций синтезируются такие важные для жизнедеятельности клетки соединения, как аминокислоты, углеводы, жирные кислоты и др.

Синтез аминоксилот. Так из глутаминовой кислоты синтезируется аминокислота глутамин.

Транспорт азота. Кетоглутаровая кислота также участвует в метаболизме азота. Она реагирует с азотистыми веществами, образующимися в клетке, предотвращая таким образом перенасыщение клеток этими соединениями.

Транспорт аммиака. Еще одной функцией кетоглутаровой кислоты является транспорт аммиака, который образуется в результате катаболизма аминокислот. В клетках печени избыточные аминокислоты в организме лишены аминогрупп. Это приводит к образованию аммиака и кетокислот, которые могут быть использованы для синтеза сахаров и некоторых других аминокислот, используемых в энергетических целях или превращенных в резервный жир. Некоторые кетокислоты с особенно высоким биологическим значением могут образовываться на специализированных синтетических путях, например, пировиноградная кислота является конечным продуктом гликолиза.

Антиоксидантые свойства. Кетоглутаровая кислота также выступает в качестве антиоксиданта, за счет того, что снижает уровень перекиси водорода в клетке.


Важнейшие кетокислоты

Пировиноградная кислота — один из центральных промежуточных продуктов в ходе взаимного преобразования углеводов, липидов и белков в живых организмах.

Пировиноградная (2-оксопропанова, α-кетопропионова, ацетилформиатна) кислота — жидкость, кипит при 165 °С (с разложением), хорошо растворяется в воде, диэтиловом эфире и этаноле, имеет резкий запах. Получают путем окисления лактатной кислоты. Одновременно имеет свойства кислот и кетонов. Соли и эфиры пировиноградной кислоты называют пируват. Присоединяя водород превращается в лактатную кислоту. При окислении образует ацетатную кислоту и оксид углерода. Эти реакции происходят и в живых организмах.

При взаимодействии пировиноградной кислоты и аммиака образуется важная для организма аминокислота — аланин. В результате взаимодействия пировиноградной кислоты с коферментом-А и тиолом образуется важнейший промежуточный продукт многих реакций — ацетил-коА. Пировиноградная кислота является промежуточным продуктом спиртового брожения и других аналогичных реакций, таких как цикл Кребса.

Левулиновая кислота — обладает антисептическими свойствами.

Левулиновая кислота (γ-кетовалерианова, 4-оксовалериановая, β-ацетилпропионовая, 3-ацетопропионовая) кислота — твердое кристаллическое вещество, температура плавления 35 °С, температура кипения 246 °С, легко растворяется в воде, спирте, эфире. 

Левулиновая кислота используется в фармацевтической промышленности

Кетоглутаровая кислота — как было указано выше, это важнейший элемент в цикле трикарбоновых кислот, является промежуточным продуктом синтеза и катаболизма аминокислот.

Кетоглутаровая кислота (2-оксобутандиовая, α-кетоглутаровая) — кристаллическое вещество, температура плавления 115 °С, растворяется в воде и этаноле.

Ацетоуксусная кислота — метаболит β-окисления жирных кислот внутри живой клетки.

Ацетоуксусная (β-кетомасляна кислота) — жидкое вязкое вещество, кипит при температуре 100 °С (с разложением), хорошо смешивается с водой, растворяется в спирте и эфире. Образует ацетон при нагревании или комнатной температуре.

Эфир ацетоуксусной кислоты используют в фармацевтической промышленности при производстве препаратов из группы анальгетики и антипиретики.

Увеличение уровня ацетоуксусной кислоты в плазме крови часто связывают с наличием в организме патологических процессов. Например, это явление наблюдается у людей больных сахарным диабетом.

Щавелевоуксусная кислота — метаболит в цикле трикарбоновых кислот и глюкогенезе, играет большую роль в углеводном обмене. Из этой кислоты и ацетил кофермента А синтез лимонной кислоты.

Щавелевоуксусная (2-оксобутандиовая) — является одновременно α- и β-оксокислотой, имеет температуру плавления 161 °С.
Смотрите также
Кетоглутаровая кислота — химическое органическое соединение, кетокислота, одно из двух возможных кето-производных глутаровой кислоты. Является Подробнее