Валериановая кислота

Валериановая кислота
Общие
Систематическое наименование	Пентановая кислота
Традиционные названия	Валериановая кислота
Химическая формула	С5Н10О2
Рац. формула	СH3(CH2)3СООН
Физические свойства
Состояние	Жидкость
Молярная масса	102,13 г/моль
Плотность	0,94 г/см³
Термические свойства
Т. плав.	−32 °C
Т. кип.	184—187 °C
Т. всп.	86 °C
Давление пара	0,25 hPa
Химические свойства
pKa	4,82
Растворимость в воде	4,97 г/100 мл
Классификация
Рег. номер CAS	109-52-4
SMILES	CCCCC(O)=O
Безопасность
ЛД50	600 мг/кг
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Валериановая кислота (Пентановая кислота, Valeric acid, pentanoic acid) — слабая органическая кислота класса предельных карбоновых кислот с химической формулой СH₃(CH₂)₃СООН.

Общие сведения

В обычных условиях — одноосновная карбоновая кислота, представляющая собой бесцветную жидкость с неприятным запахом.

Температура плавления -32°С.

Температура кипения 185,4—187°С.

Температура самовоспламенения 400°C.

Молярная масса 102,13 г/моль.

Плотность 0,94 г/см³.

Пар тяжелее воздуха.

Содержится в корневище и корнях валерианы (Valeriana officinalis). Продуцируется бактериями, входящими в состав нормальной микрофлоры кишечника человека, в результате анаэробного метаболизма микроорганизмов в толстой кишке. В частности, валериановую кислоту продуцируют бактерии родов Clostridium и Megasphaera.

Имеет 4 изомера:

• н-пентановая кислота: СН₃-СН₂-СН₂-СН₂-COOH
• 3-метилбутановая кислота: СН₃-CH(СН₃)-СН₂-СООН
• 2-метилбутановая кислота: СН₃-СН₂-CH(СН₃)-СООН
• 2,2-диметилпропановая кислота: СН₃-С(СН₃)₂-СООН

и 4 изомера межклассовой изомерии:

• метиловый эфир масляной кислоты: CH₃-CH₂-CH₂-COO-CH₃
• этиловый эфир пропионовой кислоты: CH₃-CH₂-COO-CH₂-CH₃
• пропиловый эфир уксусной кислоты: CH₃-COO-CH₂-CH₂-CH₃
• бутиловый эфир муравьиной кислоты: HCOO-CH₂-CH₂-CH₂-CH₃

Все валериановые кислоты — маслообразные жидкости с характерным неприятным запахом высших жирных кислот; смешиваются со многими органическими растворителями: спиртом, эфиром, хлороформом, бензолом и т. д.; в воде растворимы плохо.

Химические свойства

Соли и сложные эфиры валериановой кислоты называют валератами (син.: пентаноаты).

Например, может образовывать валериат натрия при взаимодействии с этим металлом:

2СH₃(CH₂)₃СООН + 2Na → 2СH₃(CH₂)₃СООNa + H₂↑

Тот же продукт получается при реакции с основанием — гидроксидом натрия:

СH₃(CH₂)₃СООН + NaОН → СH₃(CH₂)₃СООNa + H₂О

Тот же результат даёт реакция с оксидом натрия:

2СH₃(CH₂)₃СООН + Na₂О → 2СH₃(CH₂)₃СООNa + H₂О

При взаимодействии с гидрокарбонатом натрия также получается валерат натрия:

СH₃(CH₂)₃СООН + NaHCO₃ → СH₃(CH₂)₃СООNa + CO₂↑ + H₂О

При реакции с пентахлоридом фосфора получается валерилхлорид, соляная кислота и оксихлорид фосфора:

СH₃(CH₂)₃СООН + PCl₅ → СH₃(CH₂)₃СОCl + HCl + POCl₃

При реакции с аммиаком при нагревании получается валерамид:

СH₃(CH₂)₃СООН + NH₃ → СH₃(CH₂)₃СОNH₂ + H₂О

В присутствии серной кислоты происходит реакция этерификации, например при взаимодействии с этанолом получается этиловый эфир валериановой кислоты (этилвалерат):

СH₃(CH₂)₃СООН + C₂H₅OH → СH₃(CH₂)₃СОOC₂H₅ + H₂О

При реакции с пентаоксидом фосфора получается валериановый ангидрид и метафосфорная кислота:

2СH₃(CH₂)₃СООН + P₂O₅ → СH₃(CH₂)₃СОO-CO-(CH₂)₃-СH₃ + 2HPO₃

При взаимодействии с бромом (в присутствии катализатора — красного фосфора) образуется α-бромвалериановая кислота и бромоводород:

СH₃(CH₂)₃СООН + Br₂ → СH₃-CH₂-CH₂-CHBr-СОOH + HBr

При реакции с цетилхлоридом получается уксусно-валериановый ангидрид и соляная кислота:

СH₃(CH₂)₃СООН + CH₃COCl → СH₃(CH₂)₃СОO-CO-CH₃ + HCl

Продукты горения — углекислый газ и вода:

2СH₃(CH₂)₃СООН + 13O₂ → 10CO₂ + 10H₂О

Получение

CН₃-СН₂-СН₂-СН₂-СОН+2Сu(OH)₂ → С₄Н₉COOH + Cu₂O+2H₂O

В промышленности валериановую кислоту получают оксо-процессом из 1-бутена и синтез-газа с образованием валерианового альдегида, который окисляется до конечного продукта:

H₂ + CO + CH₃CH₂CH=CH₂ → CH₃CH₂CH₂CH₂CHO → валериановая кислота

Она также может быть получена из сахаров, полученных из биомассы, с помощью левулиновой кислоты.

Природная валериановая кислота, получаемая из корней валерианы, представляет собой смесь правовращающей 2-метилэтилуксусной и изовалериановой кислот. Из эфирных масел Michelia longifolia и Michelia Champaca была выделена левовращающая 2-метилэтилуксусная к-та.

Валерьяновую кислоту получают и синтетически, наприпример, н-валериановую — восстановлением левулиновой кислоты CH₃COCH₂CH₂COOH; триметилуксусную кислоту — окислением пинакона HOC(CH₃)₂C(CH₃)₂OH.

В промышленности

В числе изомеров наибольшее значение имеет 3-метилбутановая кислота (изовалериановая кислота) СН₃-CH(СН₃)-СН₂-СООН, которую получают из валерианового корня или синтетически. Она применяется для синтеза лекарственных веществ: валидола, бромурала и т. д., а также для химического синтеза рацематов аминокислоты валина.

В пищевой промышленности применяют изоамиловый эфир изовалериановой кислоты (яблочная эссенция), и используется этиловый и пентиловый эфир валерьяновой кислоты.

Содержится в седативных лекарственных препаратах при повышенной нервной возбудимости, бессоннице, сердечных неврозах, спазмах кровеносных сосудов, гипертонии, мигрени, истерии, спазмах органов желудочно-кишечного тракта, почечной и печёночной коликах.

Изовалериановая и метилэтилуксусная кислоты применяют в фармакологии.

В медицинской практике находят применение производные природной валериановой кислоты, выделяемой из корней валерианы или получаемой окислением первичных амиловых спиртов. Это настои и экстракты валерианы, действующим началом которых считают борниловый эфир валериановой кислоты, валидол — раствор ментола в ментиловом эфире изовалериановой кислоты, бромизовал — α-бромизовалерианилмочевина, валериановый цинк.

Сложные эфиры данной кислоты применяют также в качестве фруктовых эссенций. Из замещенных валериановых кислот особое значение имеет валин — альфа-аминоизовалериановая кислота, входящая в состав белков.

Летучие эфиры имеют приятный запах и фруктовый вкус, а поэтому находят применение в парфюмерии, косметике и продуктах питания. Типичными примерами являются метил валераты, этилвалераты, и пентилвалераты. Так, этилвалерат и пентилвалерат используются в качестве пищевых добавок из-за их фруктового вкуса.

Техника безопасности

Запах вызывает рвотный рефлекс у человека, при вдыхании может вызывать жжение, кашель, боль в горле. При попадании на кожу или слизистые оболочки может вызывать ожоги. Имеет низкое давление пара при нормальных условиях и не угрожает дыхательным путям. Она может быть опасна водной фауне и флоре, поэтому при сливании должна быть сильно разбавлена.

Горючее. При температуре выше 86°C могут образовываться взрывоопасные смеси паров с воздухом.

См. также

• Жирные кислоты

Источники

Одним из источников этой статьи является статья в энциклопедии «Традиция», называющаяся «Валериановая кислота». Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии GNU FDL.