3-Oxopropansäure
3-Oxopropansäure (auch Malon-Semialdehyd oder Formylessigsäure) ist eine organisch chemische Verbindung, die sowohl eine Carbonsäurefunktion als auch eine Aldehydfunktion trägt.
| Strukturformel | |||||||||||||
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| Allgemeines | |||||||||||||
| Name | 3-Oxopropansäure | ||||||||||||
| Andere Namen |
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| Summenformel | C3H4O3 | ||||||||||||
| Externe Identifikatoren/Datenbanken | |||||||||||||
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| Eigenschaften | |||||||||||||
| Molare Masse | 88,06 g·mol−1 | ||||||||||||
| Sicherheitshinweise | |||||||||||||
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| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). | |||||||||||||
Vorkommen
BearbeitenIn der Natur kommt 3-Oxopropansäure als metabolisches Intermediat vor. Es entsteht beispielsweise durch reversible Oxidation von 3-Hydroxypropionyl-CoA mit Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid (NAD).[2]
Es ist ein Bakterienstamm der Art Pseudomonas fluorescens bekannt, der mit Acetylencarbonsäure als einzige Kohlenstoff- und Energiequelle auskommt. Dabei ist 3-Oxopropansäure ein wichtiges metabolisches Intermediat: Sie entsteht durch Hydratisierung der Acetylencarbonsäure und wird durch Decarboxylierung in Acetyl-CoA überführt.[3] Ebenso kommt es als metabolisches Zwischenprodukt bei einem Stamm von Escherichia coli vor, der auf Uracil als einziger Stickstoffquelle wachsen kann.[4]
3-Oxopropansäure kommt außerdem neben diversen anderen organischen Säuren (vor allem Oxalsäure) in atmosphärischen Aerosolen vor. Nachgewiesen wurde sie als Aerosolbestandteil an diversen Stationen bei einer Umfahrung der gesamten Erde mit dem Schiff.[5] Ebenso wurde die Verbindung in Aerosol-Analyse in der Arktis,[6] im Nord-Pazifik,[7] in Indien[8] und in Tokio[9] gefunden.
Herstellung
Bearbeiten3-Oxopropansäure ist sehr reaktiv. Für Reaktionen wird sie oft in situ erzeugt, indem Äpfelsäure mit konzentrierter Schwefelsäure umgesetzt wird. Dabei wird Ameisensäure beziehungsweise Wasser und Kohlenmonoxid abgespalten.[10]
Ein gut lagerfähiger Vorläufer der Verbindung ist Ethyl-3-Oxopropionat-Diethylacetal. Dieses kann durch Kondensation von Ethylacetat und Ethylformiat und anschließende Acetalisierung mit Chlorwasserstoff in absolutem Ethanol hergestellt werden. Die 3-Oxopropansäure kann daraus durch Hydrolyse mit verdünnter Schwefelsäure und anschließende Neutralisation erhalten werden.[2]
Reaktionen
BearbeitenDie Reaktion mit einem Phenol ergibt ein Coumarin. Die Enolform die bei der Herstellung aus Äpfelsäure und Schwefelsäure zunächst entsteht kann mit Harnstoff kondensieren, wodurch Uracil entsteht.[10] In analoger Weise wurde Isocytosin hergestellt, wobei statt Harnstoff Guanidinhydrochlorid verwendet wurde.[11]
Einzelnachweise
Bearbeiten- ↑ a b Datenblatt 3-Oxopropanoic acid (PDF) bei BLD Pharmatech, Katalognummer: BD223999, abgerufen am 26. Mai 2024.
- ↑ a b Halina Den, William G. Robinson, Minor J. Coon: Enzymatic Conversion of β-Hydroxypropionate to Malonic Semialdehyde. In: Journal of Biological Chemistry. Band 234, Nr. 7, Juli 1959, S. 1666–1671, doi:10.1016/S0021-9258(18)69904-1.
- ↑ Esther W. Yamada, William B. Jakoby: Aldehyde Oxidation. In: Journal of Biological Chemistry. Band 235, Nr. 3, März 1960, S. 589–594, doi:10.1016/S0021-9258(19)67910-X.
- ↑ Kwang-Seo Kim, Jeffrey G. Pelton, William B. Inwood, Ulla Andersen, Sydney Kustu, David E. Wemmer: The Rut Pathway for Pyrimidine Degradation: Novel Chemistry and Toxicity Problems. In: Journal of Bacteriology. Band 192, Nr. 16, 15. August 2010, S. 4089–4102, doi:10.1128/JB.00201-10, PMID 20400551, PMC 2916427 (freier Volltext).
- ↑ Pingqing Fu, Kimitaka Kawamura, Kouichi Usukura, Kazuhiko Miura: Dicarboxylic acids, ketocarboxylic acids and glyoxal in the marine aerosols collected during a round-the-world cruise. In: Marine Chemistry. Band 148, Januar 2013, S. 22–32, doi:10.1016/j.marchem.2012.11.002.
- ↑ Kimitaka Kawamura, Hideki Kasukabe, Leonard A. Barrie: Source and reaction pathways of dicarboxylic acids, ketoacids and dicarbonyls in arctic aerosols: One year of observations. In: Atmospheric Environment. Band 30, Nr. 10-11, Mai 1996, S. 1709–1722, doi:10.1016/1352-2310(95)00395-9.
- ↑ Kimitaka Kawamura, Kouichi Usukura: Distributions of low molecular weight dicarboxylic acids in the North Pacific aerosol samples. In: Journal of Oceanography. Band 49, Nr. 3, Mai 1993, S. 271–283, doi:10.1007/BF02269565.
- ↑ Chandra Mouli Pavuluri, Kimitaka Kawamura, T. Swaminathan: Water‐soluble organic carbon, dicarboxylic acids, ketoacids, and α ‐dicarbonyls in the tropical Indian aerosols. In: Journal of Geophysical Research: Atmospheres. Band 115, D11, 16. Juni 2010, doi:10.1029/2009JD012661.
- ↑ Kimitaka Kawamura, Osamu Yasui: Diurnal changes in the distribution of dicarboxylic acids, ketocarboxylic acids and dicarbonyls in the urban Tokyo atmosphere. In: Atmospheric Environment. Band 39, Nr. 10, März 2005, S. 1945–1960, doi:10.1016/j.atmosenv.2004.12.014.
- ↑ a b David Davidson, Oskar Baudisch: THE PREPARATION OF URACIL FROM UREA. In: Journal of the American Chemical Society. Band 48, Nr. 9, September 1926, S. 2379–2383, doi:10.1021/ja01420a020.
- ↑ William T. Caldwell, Harry B. Kime: A New Synthesis of Isocytosine. In: Journal of the American Chemical Society. Band 62, Nr. 9, September 1940, S. 2365–2365, doi:10.1021/ja01866a028.