Hydroksihapot

Hydroksihapot ovat karboksyylihappoja, joiden molekyyli sisältää karboksyyliryhmän (-COOH) lisäksi ainakin yhden hydroksyyliryhmän (-OH) myös molekyylin hiilivetyosassa. Tunnetuimpia, luonnossakin esiintyviä hydroksihappoja ovat maitohappo, omenahappo, sitruunahappo ja viinihappo.[1] Monet hydroksihapot voivat esiintyä kahtena stereoisomeerina ja ovat optisesti aktiivisia.[1]

Reaktiot

Maitohappo

Hydroksihapot voivat reagoida samoin kuin muutkin karboksyylihapot, mutta molekyylissä esiintyvän hydroksyyliryhmän vuoksi ne voivat reagoida myös alkoholien tavoin. Niinpä ne voivat muodostaa estereitä sekä alkoholien että toisten karboksyylihappojen kanssa.[1] Samassa molekyylissäkin olevat karboksyyli- ja hydroksyyliryhmät voivat reagoida keskenään, jos ne ovat sopivalla etäisyydellä toisistaan. Tällöin syntyy eräänlainen molekyylinsisäinen esteri eli laktoni.[2]

  • 3-hydroksipropaanihappo
    3-hydroksipropaanihappo
  • 3-hydroksipropaanihaposta syntynyt laktoni, β-propiolaktoni
    3-hydroksipropaanihaposta syntynyt laktoni, β-propiolaktoni

Happamuus

Muiden karboksyylihappojen tavoin hydroksihapot ovat heikkoja happoja. Monet hydroksihapot ovat happoina selvästi vahvempia kuin muut karboksyylihapot, eli niiden pKa on alempi. Esimerkiksi maitohapon (2-hydroksipropaanihapon) pKa on 3,86,[3] kun taas propaanihapon pKa on 4,87.[4] Happiatomi elektronegatiivisempana alkuaineena vetää elektronitiheyttä puoleensa (induktiivinen efekti), minkä seurauksena karboksylaattianioni stabiloituu, eli dissosioituminen tapahtuu helpommin.

Ryhmittelyä

α-, β- ja γ-hydroksihappojen molekyylirakenne

Hydroksihapot voidaan jakaa seuraaviin ryhmiin:

  • Alfa-hydroksihapoissa (α-hydroksihapoissa) hydroksyyliryhmä on kiinnittynyt karboksyyliryhmästä luettuna seuraavaan hiiliatomiin eli hiiliatomiin nro 2. Näiden systemaattiset nimet alkavat "2-hydroksi-".
  • Beeta-hydroksihapoissa (β-hydroksihapoissa) hydroksyyliryhmä on kiinnittynyt karboksyyliryhmästä luettuna toiseen hiiliatomiin, karboksyyliryhmän hiiliatomia lukuun ottamatta, eli hiiliatomiin nro 3. Näiden systemaattiset nimet alkavat "3-hydroksi-".
  • Gamma-hydroksihapoissa (γ-hydroksihapoissa) hydroksyyliryhmä on kiinnittynyt karboksyyliryhmästä luettuna kolmanteen hiiliatomiin, karboksyyliryhmän hiiliatomia lukuun ottamatta, eli hiiliatomiin nro 4. Näiden systemaattiset nimet alkavat "4-hydroksi-".
  • Omega-hydroksihapoissa hydroksyyliryhmä on kiinnittynyt kauimpana karboksyyliryhmästä olevan hiiliatomiin.

On myös hydroksihappoja, joissa hydroksyyliryhmiä on useita. Sellainen on esimerkiksi 2,3-dihydroksipropaanihappo eli glyseriinihappo.

Alfa-hydroksihapot

Tunnetuimpia alfa-hydroksihappoja ovat:

Näistä muut paitsi maitohappo sisältävät molekyyleissään useamman kuin yhden karboksyyliryhmän, viinihappo myös kaksi hydroksyyliryhmää.[1]

Alfa-hydroksihappoja käytetään paljon kosmetiikassa, varsinkin ihon ryppyjen vähentämiseen tai huokosten puhdistamiseen tarkoitetuissa tuotteissa,[5] sekä dermatologiassa.

Monia alfa-hydroksihappoja esiintyy luonnostaan kasvikunnan tuotteissa, varsinkin hedelmissä, joiden mukaan ne ovat nimensäkin saanut. Maitohappoa taas esiintyy piimässä. Muutamat hydroksihapot esiintyvät myös solujen mitokondrioissa, joissa ne muodostavat sitruunahappokierron eri vaiheita. Joitakin niistä niistä käytetään myös elintarvikkeiden lisäaineina, ja niillä on seuraavat E-koodit:[6]

  • E270, maitohappo, jota käytetään säilöntä- ja happamuudensäätöaineena,
  • E296, omenahappo, jota säilöntä- ja happamuudensäätöaineena,
  • E330, sitruunahappo, jota käytetään hapettumisenesto- ja happamuudensäätöaineena, makunsa vuoksi myös virvoitusjuomissa[7]
  • E334, L-viinihappo, jota käytetään hapettumisenesto- ja happamuudensäätöaineena.

Beeta-hydroksihapot

3-hydroksipropionihappo, yksinkertainen beeta-hydroksihappo

Yksinkertaisin beeta-hydroksihappo on 3-hydroksipropionihappo, OH-(CH2)2)-COOH. Tähän ryhmään kuuluu myös salisyylihappo eli 2-hydroksibentsoehappo, jossa sekä karboksyyli- että hydroksyyliryhmät ovat kiinnittyneet bentseenirenkaan vierekkäisiin hiiliatomeihin.

Lähteet

  1. ↑ a b c d e Pentti Mälkönen: ”Hydroksihapot, Optinen aktiivisuus”, Orgaaninen kemia, perusoppijakso, s. 159. Otavan korkeakoulukirjasto, 1979. ISBN 951-1-05378-7
  2. ↑ Pentti Mälkönen: ”Esterit”, Orgaaninen kemia, perusoppijakso, s. 126. Otavan korkeakoulukirjasto, 1979. ISBN 951-1-05378-7
  3. ↑ Propionic acid (Kohta 4.2.16, pKa) Pub Chem; Open Chemistry Database. U.S. National Center for Biotechnology Information. Viitattu 26.10.2016.
  4. ↑ Propionic acid (Kohta 4.2.22, pKa) Pub Chem; Open Chemistry Database. U.S. National Center for Biotechnology Information. Viitattu 26.10.2016.
  5. ↑ Alpha Hydroxy Acids U.S. Food and Drug Administration. Viitattu 26.10.2016.
  6. ↑ Elintarvikkeiden lisäaineet Evira. Arkistoitu 26.10.2016. Viitattu 26.10.2016.
  7. ↑ Pentti Mälkönen: ”Hydroksihapot, Optinen aktiivisuus”, Orgaaninen kemia, perusoppijakso, s. 164. Otavan korkeakoulukirjasto, 1979. ISBN 951-1-05378-7

Aiheesta muualla