Оксалат - Oxalate

Оксалат
две заглавные буквы C, соединенные друг с другом сплошной линией и каждая из которых соединена с двумя отдельными буквами O сплошной линией и пунктирной линией рядом со сплошной линией, все это в скобках с −2 в правом верхнем углу
Строение оксалат-аниона
две черные сферы, соединенные друг с другом черным цилиндром, каждая из которых соединена с двумя отдельными красными сферами через сплошной цилиндр и пунктирную линию рядом с сплошным цилиндром, каждая из которых черная для половины, расположенной ближе к черной сфере, и красная для наполовину ближе к красной сфере
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
  • InChI = 1S / C2H2O4 / c3-1 (4) 2 (5) 6 / ч (H, 3,4) (H, 5,6) / p-2
    Ключ: MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-L
  • : InChI = 1S / C2H2O4 / c3-1 (4) 2 (5) 6 / ч (H, 3,4) (H, 5,6) / p-2
    Ключ: MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-L
  • C (= O) (C (= O) [O -]) [O-]
Характеристики
C
2
О2-
4
Молярная масса 88,019  г · моль -1
Конъюгированная кислота Гидрогеноксалат
Состав
Д
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
2
О2-
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
2
О-
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
2
О-
4
, а C
2
О2-
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
2
О2-
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.-
2
единицы. 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.

Физиологические эффекты

Сканирующая электронная микрофотография поверхности почечного камня, показывающая тетрагональные кристаллы ведделлита (дигидрата оксалата кальция), выходящие из аморфной центральной части камня; длина рисунка по горизонтали составляет 0,5 мм фигурного оригинала.

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

использованная литература

дальнейшее чтение

внешние ссылки