Reacciones y producción de ácido glioxílico

ácido glioxílico

Glyoxylic acid

El ácido glioxílico, el ácido α-oxocarboxílico más simple, está presente en las plantas y desempeña un papel crucial en los ciclos metabólicos de los animales.

Su descubrimiento se remonta a 1856 cuando DEBUS estableció su fórmula. Posteriormente, PERKIN proporcionó una descripción más precisa de la fórmula del monohidrato en 1868.

KRONBERG y KREBS dilucidaron los aspectos fundamentales del ciclo metabólico del ácido glioxílico en 1957.

Este ciclo opera como un relevo en el ciclo del ácido tricarboxílico durante condiciones específicas de vida de las plantas, como la germinación o la fotosíntesis ineficaz. En este ciclo, el isocitrato se convierte anaeróbicamente en malato.

Por lo tanto, el ácido glioxílico sirve como un intermediario metabólico esencial que contribuye a la fisiología vegetal y animal.

Tabla de contenido

1. Producción de ácido glioxílico

El ácido glioxílico se sintetiza industrialmente mediante la oxidación de glioxal en solución acuosa con ácido nítrico al 65% en proporciones molares de 1:1 a 1:1,5 dentro del rango de temperatura de 40 a 90°C.

El subproducto de esta reacción es el ácido oxálico, que se puede separar mediante cristalización a baja temperatura.

Para purificar la solución, se puede pasar a través de una resina de intercambio aniónico o se puede utilizar electrodiálisis para eliminar el ácido nítrico residual.

Un método alternativo implica la oxidación de glioxal en el ánodo de una celda electrolítica de dos compartimentos en presencia de ion cloruro.

La oxidación catalítica de etileno o acetaldehído también se puede utilizar para sintetizar ácido glioxílico, pero estas rutas no se han utilizado ampliamente en la industria debido a su baja selectividad.

La reducción catódica de ácido oxálico proporciona un buen rendimiento químico (85%), pero la pasivación del electrodo de plomo puede causar problemas con este método.

Finalmente, el ácido glioxílico se puede producir mediante la escisión oxidativa del ácido maleico o sus ésteres utilizando ozono. Este método ha sido adaptado para la preparación de ésteres de hemiacetal.

2. Reacciones químicas del ácido glioxílico

El ácido glioxílico posee dos grupos funcionales, el grupo carbonilo que sufre reacciones características de los aldehídos y el grupo ácido carboxílico. El aldehído hidratado y el hemiacetal reaccionan de manera similar con reactivos nucleofílicos.

La formación de anillos intramoleculares puede ocurrir cuando los nucleófilos ambidentes reaccionan con el grupo carboxílico. Los polinucleófilos se pueden acoplar con ácido glioxílico para obtener diversos compuestos heterocíclicos, como 2-hidroxiquinoxalina y alantoína.

El calentamiento hace que el ácido glioxílico se desproporcione con respecto a una mezcla de ácido glicólico y ácido oxálico, y el ácido nítrico puede oxidarlo fácilmente a ácido oxálico.

La reacción de Mannich y la amidoalquilación son reacciones industriales que emplean ácido glioxílico.

A un pH ligeramente alcalino, el ácido glioxílico reacciona con amidas como la acrilamida para formar ácido acrilamidoglicólico (AGA), que se utiliza como agente reticulante copolimerizable. El AGA y sus derivados han encontrado aplicaciones industriales en revestimientos y pinturas para automóviles.

Con el fenol, el ácido glioxílico se puede utilizar en la síntesis de ácido 4-hidroximandélico y benzaldehídos.

El ácido glioxílico también puede sufrir una reacción aldólica para producir ácidos benzoilacrílicos.

La esterificación del ácido glioxílico puede dar como resultado la polimerización bajo la acción de una base, y los polímeros resultantes exhiben propiedades quelantes útiles con la ventaja de una buena biodegradabilidad.

El ácido glioxílico encuentra aplicación en la síntesis de N,N’-etilenbis[2-(2-hidroxifenil)glicina] (EHPG), un agente formador de complejos de hierro (III), y 4-hidroxifenilglicina, un intermediario de la penicilina semisintética amoxicilina. .

Además, reacciona con fenol y amoníaco para producir 4-hidroxifenilglicina. El ácido glioxílico y el ácido clorhídrico se utilizan para cloroalquilar compuestos aromáticos.

El ácido glioxílico, cuando reacciona con tiofeno, produce ácido 2-tienilacético, que se utiliza para preparar las cefalosporinas semisintéticas cefalotina y cefoxitina.

Finalmente, se han propuesto poliglioxilatos de bajo peso molecular como sustitutos de los tripolifosfatos de sodio (TPP) en detergentes para controlar la dureza del agua.

Referencia