Оксалат - Oxalate
Строение оксалат-аниона
|
|
Шариковая модель оксалата
|
|
Имена | |
---|---|
Предпочтительное название IUPAC
Оксалат |
|
Другие имена
оксалат-ион, дианион этандиовой кислоты, дианион щавелевой кислоты, этандиоат
|
|
Идентификаторы | |
3D модель ( JSmol )
|
|
1905970 | |
ЧЭБИ | |
ChemSpider | |
2207 | |
КЕГГ | |
PubChem CID
|
|
|
|
|
|
Характеристики | |
C 2О2- 4 |
|
Молярная масса | 88,019 г · моль -1 |
Конъюгированная кислота | Гидрогеноксалат |
Состав | |
Д 2ч | |
Родственные соединения | |
Связанные изоэлектронные
|
четырехокись азота |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). |
|
Ссылки на инфобоксы | |
Оксалат (ИЮПАК: этандиоат ) - это соединение, содержащееся в некоторых продуктах питания, которое при употреблении выводится из организма через мочу. Избыточное потребление связано с подагрой и камнями в почках. Многие ионы металлов образуют нерастворимые осадки с оксалатом, ярким примером которого является оксалат кальция , основной компонент наиболее распространенного вида почечных камней . Некоторые растительные продукты, такие как корень и / или листья шпината , ревеня и гречки, содержат много щавелевой кислоты и могут способствовать образованию камней в почках у некоторых людей. Химически оксалат представляет собой дианион с формулой C
2О2-
4, также написано (COO)2-
2. Либо имя часто используется для производных, таких как соли с щавелевой кислотой , например , оксалат натрия Na 2 C 2 O 4 , или диметилоксалат ((СН 3 ) 2 С 2 O 4 ). Оксалат также образует координационные соединения, где его иногда сокращают как окс .
Отношение к щавелевой кислоте
Диссоциация протонов от щавелевой кислоты происходит ступенчато, как и для других полипротонных кислот . Потеря одного протона приводит к образованию одновалентного гидрогеноксалат- аниона HC
2О-
4. Соли с этим анионом иногда называют кислоты оксалата , одноосновное оксалат или оксалат водорода . Константа равновесия ( K a ) потери первого протона равна5,37 × 10 −2 (p K a = 1,27). Потеря второго протона, который дает оксалат-ион, имеет константу равновесия5,25 × 10 −5 (p K a = 4,28). Эти значения означают, что в растворах с нейтральным pH отсутствует щавелевая кислота и присутствуют только следовые количества оксалата водорода. В литературе часто неясно различие между H 2 C 2 O 4 , HC
2О-
4, а C
2О2-
4, а коллекция видов называется щавелевой кислотой.
Состав
Рентгеновская кристаллография простых солей оксалата показывает, что оксалат-анион может принимать либо плоскую конформацию с симметрией молекулы D 2h , либо конформацию, в которой диэдрические значения O – C – C – O приближаются к 90 ° с приблизительной симметрией D 2d . В частности, оксалатный фрагмент принимает плоскую конформацию D 2h в твердотельных структурах M 2 C 2 O 4 (M = Li, Na, K). Однако в структуре Cs 2 C 2 O 4 двугранный угол O – C – C – O составляет 81 (1) °. Следовательно, Cs 2 C 2 O 4 более близко аппроксимируется структурой симметрии D 2d, поскольку две плоскости CO 2 расположены в шахматном порядке. Две формы Rb 2 C 2 O 4 были структурно охарактеризованы методом дифракции рентгеновских лучей на монокристалле; один содержит плоский оксалат, а другой - оксалат в шахматном порядке.
Поскольку предыдущие примеры показывают, что конформация, принимаемая дианионом оксалата, зависит от размера щелочного металла, с которым он связан, некоторые исследовали барьер для вращения вокруг центральной связи C-C. Расчетный барьер для вращения вокруг этой связи был определен как примерно 2–6 ккал / моль для свободного дианиона C
2О2-
4. Такие результаты согласуются с интерпретацией, что центральную углерод-углеродную связь лучше всего рассматривать как одинарную связь только с минимальными пи-взаимодействиями между двумя CO.-
2единицы. Этот барьер для вращения вокруг связи C-C (который формально соответствует разнице в энергии между плоской и шахматной формами) может быть отнесен к электростатическим взаимодействиям, поскольку неблагоприятное отталкивание O-O максимизируется в плоской форме.
Важно отметить, что оксалат часто встречается как бидентатный хелатирующий лиганд , такой как ферриоксалат калия . Когда оксалат хелатируется с единственным металлическим центром, он всегда принимает плоскую конформацию.
Встречаемость в природе
Оксалат встречается во многих растениях, где она синтезируемых неполного окисления из углеводов .
К растениям, богатым оксалатами, относятся жирная курица («четверти ягненка»), щавель и несколько видов оксалиса . Корень и / или листья ревеня и гречихи богаты щавелевой кислотой. К другим съедобным растениям, которые содержат значительные концентрации оксалата, относятся, в порядке убывания, карамбола , черный перец , петрушка , мак , амарант , шпинат , мангольд , свекла , какао , шоколад , большинство орехов , большинство ягод , рыбий хвост пальмы и т. Д. Новозеландский шпинат ( Tetragonia tetragonioides ) и фасоль . Листья чайного растения ( Camellia sinensis ) содержат одни из самых высоких измеренных концентраций щавелевой кислоты по сравнению с другими растениями. Однако напиток, полученный путем настаивания в горячей воде, обычно содержит от низкого до умеренного количества щавелевой кислоты из-за небольшой массы листьев, используемых для пивоварения.
Еда | Обслуживание |
Содержание оксалата (мг) |
---|---|---|
Зелень свеклы , приготовленная | 1 ⁄ 2 стакана (единица) | 916 |
Портулак , листья, приготовленные | 1 ⁄ 2 стакана | 910 |
Ревень , тушеный, без сахара | 1 ⁄ 2 стакана | 860 |
Шпинат , приготовленный | 1 ⁄ 2 стакана | 750 |
Свекла вареная | 1 ⁄ 2 стакана | 675 |
Мангольд , швейцарский, листья приготовленные | 1 ⁄ 2 стакана | 660 |
Ревень консервированный | 1 ⁄ 2 стакана | 600 |
Шпинат замороженный | 1 ⁄ 2 стакана | 600 |
Свекла маринованная | 1 ⁄ 2 стакана | 500 |
Тыкать зелень, приготовленную | 1 ⁄ 2 стакана | 476 |
Эндивий , сырой | 20 длинных листьев | 273 |
Какао , сухое | 1 ⁄ 3 стакана | 254 |
Зелень одуванчика , приготовленная | 1 ⁄ 2 стакана | 246 |
Бамия , приготовленная | 8–9 капсул | 146 |
Сладкий картофель , приготовленный | 1 ⁄ 2 стакана | 141 |
Капуста , приготовленная | 1 ⁄ 2 стакана | 125 |
Арахис , сырой | 1 ⁄ 3 стакана ( 1+3 ⁄ 4 унции ) | 113 |
Зелень репы , приготовленная | 1 ⁄ 2 стакана | 110 |
Шоколад несладкий | 1 унция | 91 |
Пастернак , нарезанный кубиками, приготовленный | 1 ⁄ 2 стакана | 81 год |
Зелень капусты , приготовленная | 1 ⁄ 2 стакана | 74 |
Пеканы , половинки, сырые | 1 ⁄ 3 стакана ( 1+1 ⁄ 4 унции) | 74 |
Чай , листья (4-х минутный настой) | 1 чайная ложка без горки на 7 жидких унций воды | 72 |
Зерновые зародыши , поджаренные | 1 ⁄ 4 стакана | 67 |
Крыжовник | 1 ⁄ 2 стакана | 66 |
Картофель , Айдахо белый, запеченный | 1 средний | 64 |
Морковь , приготовленная | 1 ⁄ 2 стакана | 45 |
Яблоко , сырое с кожурой | 1 средний | 41 год |
Брюссельская капуста , приготовленная | 6–8 средний | 37 |
Клубника , сырая | 1 ⁄ 2 стакана | 35 год |
Сельдерей , сырой | 2 стебля | 34 |
Молочный шоколад бар | 1 бар (1,02 унции) | 34 |
Малина , черная, сырая | 1 ⁄ 2 стакана | 33 |
Апельсин , съедобная часть | 1 средний | 24 |
Зеленая фасоль , приготовленная | 1 ⁄ 2 стакана | 23 |
Зеленый лук , нарезанный | 1 столовая ложка | 19 |
Лук-порей , сырой | 1 ⁄ 2 среднего | 15 |
Ежевика , сырая | 1 ⁄ 2 стакана | 13 |
Виноград Конкорд | 1 ⁄ 2 стакана | 13 |
Черника , сырая | 1 ⁄ 2 стакана | 11 |
Красная смородина | 1 ⁄ 2 стакана | 11 |
Абрикосы , сырые | 2 средних | 10 |
Малина , красная, сырая | 1 ⁄ 2 стакана | 10 |
Брокколи , приготовленная | 1 большой стебель | 6 |
Клюквенный сок | 1 ⁄ 2 стакана (4 унции) | 6 |
Физиологические эффекты
В организме щавелевая кислота соединяется с двухвалентными катионами металлов, такими как кальций (Ca 2+ ) и железо (II) (Fe 2+ ), с образованием кристаллов соответствующих оксалатов, которые затем выводятся с мочой в виде мелких кристаллов. Эти оксалаты могут образовывать более крупные камни в почках, которые могут закупоривать почечные канальцы. По оценкам, 80% камней в почках образуются из оксалата кальция. Людям с заболеваниями почек , подагрой , ревматоидным артритом или некоторыми формами хронической боли в области вульвы ( вульводиния ) обычно рекомендуется избегать продуктов с высоким содержанием щавелевой кислоты. В настоящее время актуальны методы снижения содержания оксалатов в пище.
Оксалат магния (Mg 2+ ) ( K sp =8,5 × 10 −5 ) в 177 раз более растворим, чем оксалат кальция ( K sp =2,7 × 10 −9 ). Действительно, отношение их соответствующей растворимости ( S ) равно квадратному корню из отношения их соответствующих продуктов растворимости:
Таким образом, оксалат кальция с большей вероятностью выпадет в осадок, когда уровень магния низкий, а уровень кальция и оксалата высокий. Оксалат магния в миллион раз более растворим, чем оксалат ртути . Растворимость оксалатов для металлов уменьшается в следующем порядке: Mg> Ca> Cd > Zn> {Mn, Ni, Fe, Cu}> {As, Sb, Pb}> Hg.
Сильно нерастворимый оксалат железа (II), по- видимому, играет важную роль при подагре , в зародышеобразовании и росте чрезвычайно растворимого урата натрия . Это объясняет, почему подагра обычно появляется после 40 лет, когда уровень ферритина в крови превышает 1 мкг / л. Людям, страдающим или подверженным риску подагры, следует избегать продуктов с высоким содержанием оксалатов.
Кадмий катализирует превращение витамина С в щавелевую кислоту. Это может быть проблемой для людей, подвергающихся воздействию высоких уровней кадмия в своем рационе, на рабочем месте или в результате курения .
В исследованиях на крысах добавки кальция, вводимые вместе с продуктами с высоким содержанием щавелевой кислоты, могут вызвать осаждение оксалата кальция в кишечнике и снизить уровень оксалата, усваиваемого организмом (в некоторых случаях на 97%).
Щавелевая кислота также может быть произведена метаболизмом этиленгликоля («антифриз»), глиоксиловой кислоты или аскорбиновой кислоты ( витамин С ).
Порошкообразный оксалат используется в пчеловодстве в качестве пестицида для борьбы с пчелиным клещом .
Некоторые грибы этого рода Aspergillus производят щавелевую кислоту.
Некоторые предварительные данные показывают, что прием пробиотиков может положительно влиять на скорость выведения щавелевой кислоты.
Как лиганд
Оксалат, сопряженное основание щавелевой кислоты, является отличным лигандом для ионов металлов. Обычно он связывается как бидентатный лиганд, образуя 5-членное кольцо MC 2 O 2 . Иллюстративным комплексом является ферриоксалат калия , K 3 [Fe (C 2 O 4 ) 3 ]. Препарат оксалиплатин демонстрирует улучшенную растворимость в воде по сравнению с более старыми препаратами на основе платины , что позволяет избежать ограничивающего дозу побочного эффекта нефротоксичности . Щавелевая кислота и оксалаты могут окисляться перманганатом в автокаталитической реакции. Одним из основных применений щавелевой кислоты является удаление ржавчины, которое возникает из-за того, что оксалат образует водорастворимые производные с ионом трехвалентного железа.
Избыток
Избыточный уровень оксалата в крови называется гипероксалиемией , а высокий уровень оксалата в моче - гипероксалурией .
Приобретенный
Хотя это и необычно, потребление оксалатов (например, выпас животных на оксалатсодержащих растениях, таких как Bassia hyssopifolia , или потребление человеком щавеля или, особенно в чрезмерных количествах, черного чая ) может привести к заболеванию почек или даже смерти из-за оксалатное отравление. Медицинский журнал Новой Англии сообщил об острой оксалатной нефропатии «почти наверняка из-за чрезмерного употребления холодного чая» у 56-летнего мужчины, который выпивал «шестнадцать стаканов холодного чая по 8 унций в день» (примерно 3,8 литра). Авторы статьи выдвинули гипотезу о том, что острая оксалатная нефропатия является недостаточно диагностируемой причиной почечной недостаточности, и предложили тщательно изучить диетический анамнез пациента в случаях необъяснимой почечной недостаточности без протеинурии (избыток белка в моче) и с большим количеством оксалата кальция в моче. осадок мочи. Oxalobacter formigenes в кишечной флоре может помочь облегчить это.
Врожденный
Первичная гипероксалурия - редкое наследственное заболевание, приводящее к увеличению выведения оксалатов, часто встречаются оксалатные камни.
Смотрите также
- Диметилоксалат - (CH 3 ) 2 C 2 O 4
- Дифенилоксалат - (C 6 H 5 ) 2 C 2 O 4
- Ферриоксалат калия - K 3 [Fe (C 2 O 4 ) 3 ], комплекс железа с оксалатными лигандами.
-
Оксалат празеодима - C
6О
12Pr
2 - Raphide
- Оксалат натрия - Na 2 C 2 O 4
- Оксалат железа (II) - FeC 2 O 4 • xH 2 O
использованная литература
дальнейшее чтение
- Эйлер. « Таблица K sp : Константы произведения растворимости около 25 ° C» . chm.uri.edu . Проверено 10 июня 2021 года .
- Ибис, Фатьма; Дханд, Прия; Сулейманлы, Санан; ван дер Хейден, Антуан EDM; Крамер, Герман Дж. М.; Эрал, Хусейн Бурак (2020). «Комбинированное экспериментальное и модельное исследование растворимости моногидрата оксалата кальция при физиологически значимых pH и температурах» . Кристаллы . 10 (10): 924. DOI : 10,3390 / cryst10100924 . ISSN 2073-4352 .
- Ульмгрен, Пер; Родестрем, Руна (1999). «Растворимость оксалата кальция в присутствии ионов магния и растворимость оксалата магния в среде хлорида натрия». Журнал исследований северной целлюлозы и бумаги . 14 (4): 330–335. DOI : 10.3183 / npprj-1999-14-04-p330-335 . ISSN 2000-0669 .
внешние ссылки
- Oxalate.org - содержание оксалатов в более чем 750 пищевых продуктах из университетских и государственных источников