III.8. Hidroxiacizi.

Hidroxiacizii sunt compuși organici cu grupă funcțională mixtă, care conțin una sau mai multe grupări hidroxil (-OH) și una sau mai multe grupări carboxil (-COOH).

Hidroxiacizii (HA) sunt elemente constituente ale tuturor celulelor vii. Cei mai simpli HA sunt implicaţi în metabolizarea lipidelor şi carbohidraţilor, în timp ce derivaţii HA sunt prezenţi în metabolismul proteic, intră în structura unor neurotransmiţători, hormoni şi vitamine. Acidul lactic este cel mai important AHA (Alfa – hidroxiacid) implicat în metabolismul energetic celular.

Clasificarea hidroziacizilor

În funcţie de numărul grupărilor hidroxil şi de poziţia acestora faţă de gruparea carboxil, există cinci grupe mari de hidroxiacizi :

1. Alfa – hidroxiacizii (AHA) sunt acizi organici carboxilici care au o grupare hidroxil ataşată la un atom de carbon din imediata vecinătate a unei grupări carboxil, în poziţia alfa faţă de această grupare.

Exemple de AHA:

- Acidul glicolic este prezent în trestia de zahăr, sfeclă, ananas etc. Acidul glicolic este folosit în produse cosmetice cu rol de exfoliere, anti-aging, hidratarea tenului și tratarea acneei.

- Acidul lactic este prezent în produsele lactate fermentate, în tomate, varză roșie murată etc. Are un rol decisiv în anumite procese de fermentație în industria laptelui la producerea derivatelor lactate ca: iaurt, chefir, sana, lapte bătut, urdă, brânză etc. În industria cosmetică este folosit pentru reglarea florei microbiologice din zona intimă, ajutând la echilibrarea pH-ului. Datorită structurii onctuoase, ajută la calmarea iritațiilor din cele mai sensibile zone ale pielii. Acidul lactic ajută organismul să producă energia necesară în tipul efortului și este dăunator atunci când se acumulează în cantitate mare la nivelul mușchilor, creând acea senzație de amorțeală, crampe, cârcei sau blocaj muscular.

- Acidul citric este prezent în cantitate mare în citrice, dar și în cantitate mică în smochine, căpșuni, zmeură, merișoare, cireșe, roșii, cartofi, salata verde, mere, pere, vișine, coacăze, în conifere, ciuperci, foi de tutun, vin și chiar în lapte. Acidul citric se prezintă ca o pulbere incoloră, cu un gust acru, ușor solubil în apă, fiind cunoscut și sub numele de sare de lămâie.

Acidul citric este un compus organic cu multiple beneficii pentru sănătate : susține sănătatea pielii (îndepărtează petele pigmentare sau cicatricile), previne formarea pietrelor la rinichi, facilitează absorbția nutrienților de către organism (fierului, calciului, magneziului, zincului etc.), protejează împotriva inflamației (antioxidant natural și antiinflamator). În industria alimentară și farmaceutică, el este folosit drept conservant și aromatizant. În industria cosmetică este folosit în produse de îngrijire a pielii și a părului, precum creme, loțiuni, șampoane și balsamuri.

- Acidul malic este prezent în mere și în pere, dar și în cireșe, struguri, căpșune, caise, papaya, ananas, portocale, mango, prune, roșii, morcovi, măsline, mazăre, cartofi. Corpul uman produce acid malic atunci când transformă carbohidrații în energie. Are un rol benefic în procesul digestiv, precum și în a susține funcțiile ficatului, dar și oboseala cronică. Este folosit pentru a potența aroma alimentelor, în compoziția produselor cosmetice exfoliante.

- Acidul tartric este prezent în struguri, vin, grapefruit, banane etc. Acidul tartric este folosit ca aditiv alimentar (E334), antioxidant, regulator de pH etc.

2. Beta – hidroxiacizii (BHA) sunt acizi organici carboxilici care conţin o grupare hidroxil ataşată în poziţia beta faţă de gruparea carboxil. Şi în cazul beta-hidroxiacizilor, gruparea hidroxil este neutră, caracterul acid al moleculei fiind determinat de gruparea carboxil. Cel mai cunoscut BHA este acidul beta-hidroxibutanoic, prezent în ţesuturile organismului ca intermediar metabolic şi sursă de energie și care se găsește în urină. Un BHA se folosește în produsele cosmetice pentru calmarea inflamației și anti-acneic.

3. Poli – hidroxiacizii (PHA) sunt acizi organici carboxilici cu două sau mai multe grupări hidroxil în moleculă ataşate la atomii de carbon ai unui lanţ alifatic sau aliciclic. Toate grupările hidroxil din molecula acestor acizi sunt neutre, gruparea carboxil fiind în totalitate responsabilă de caracterul acid al acestora. Mulţi poli-hidroxiacizi sunt compuşi naturali, metaboliţi endogeni sau produşi intermediari ai metabolismului carbohidraţilor în ţesuturile organismului. Cel mai cunoscut PHA este acidul gluconic. Acidul gluconic se găsește în mod natural în porumb, fructe, miere și vin. Acesta oferă un gust acru revigorant multor alimente precum vinul, sucurile de fructe etc. În industria alimentară, acidul gluconic este utilizat ca acidulant în praful de copt, pâine, brânză, mezeluri și alte alimente. În industria farmaceutică, este utilizat pentru prepararea gluconatului de calciu, care este utilizat în tratarea și prevenția hipocalcemiei.

4. Acizii bionici (acizi aldobionici) constau într-un monomer carbohidrat legat chimic de un polihidroxiacid, acidul aldonic. În general, acizii bionici sunt obţinuţi prin oxidarea enzimatică sau chimică a propriilor dizaharide. De exemplu, acidul lactobionic este obţinut din lactoză, acidul maltobionic din maltoză şi acidul celobionic din celobioză. Acidul lactobionic se folosește în industria cosmetică pentru proprietățile sale antioxidante,deoarece protejează pielea de agresiunea factorilor de mediu, inclusiv de poluare.

5. Hidroxiacizii aromatici conţin unul sau mai multe nuclee aromatice în structura lor. Cel mai cunoscut hidroxiacid aromatic este acidul salicilic, prezent în scoarța de salcie albă (Salix alba). Hippocrate, Galenus și Plinius cel Bătrân cunoșteau faptul că scoarța de salcie poate ușura durerea și reduce febra. Acidul salicilic a fost izolat din planta de crețușcă (Filipendula ulmaria) în anul 1839, de către cercetători germani. Însă extractul obținut cauza multe probleme de digestie, precum hemoragii interne, diaree, ulcere stomacale. De aceea, acidul salicilic a fost înlocuit de acidul acetilsalicilic (aspirina), care are același efect pozitiv, dar efecte secundare diminuate. Acidul salicilic este un ingredient activ de îngrijire a pielii care exfoliază, controlează producția excesivă de sebum și menține porii curați.

Aspirina (acidul acetilsalicilic) este un medicament antiinflamator non-steroidian din familia salicilaților, folosit în general ca analgezic (înlăturară durerea), ca antipiretic (scăde temperatura) și ca antiinflamator (reduce inflamația de la nivelul organismului). În plus, aspirina în doze mici are un efect antiagregant și este folosit pe termen lung ca să diminueze riscul de infarct.

Aspirina se obține prin acetilarea acidului salicilic cu anhidrida acetică sau cu clorura de acetil :

👀 Experiment: Reacția de recunoaștere a acidului salicilic
🔥 Atenție! Acidul salicilic este nociv și coroziv!
🔥 Atenție! Hidroxidul de sodiu este caustic!

Materiale necesare:
Eprubetă, acid salicilic, soluție de clorură de fier III.

Descrierea experimentului:

• Toarnă în eprubetă 2 ml de acid salicilic.
• Adaugă 0,5 ml de soluție de clorură de fier III. Pentru a vedea mai bine culoarea soluției, diluează cu apă.
• Ce observi ?

  Soluția s-a colorat în violet.

Concluzia experimentului:
Acidul salicilic, C₆H₄(OH)(COOH), are o grupare hidroxil atașată la nucleul benzenic, numită și grupă hidroxil fenolică, care se identifică cu soluție de FeCl₃. Se obține o colorare violet închis caracteristică fenoxidului obținut, C₆H₄(OFeCl₂)(COOH).

Utilizările acidului salicilic:
Acidul salicilic (acid o-hidroxibenzoic) este un hidroxiacid aromatic folosit la obținerea aspirinei (acid acetilsalicilic), un ingredient activ de îngrijire a pielii în produsele cosmetice (creme, măști de exfoliere, geluri de curățare, loțiuni tonice, șampoane antimătreață etc.). Fiind un acid de tip Beta Hidroxi (BHA), exfoliază, controlează producția excesivă de sebum și menține porii pielii curați. Din acest motiv, acidul salicilic este excelent pentru pielea predispusă la imperfecțiuni (acnee, pete maronii de pe față și gât, mătreață).

👀 Experiment: Reacția de recunoaștere a hidroxiacizilor

Materiale necesare:
Hidroxiacizi (acid citric, acid tartric, acid lactic, acid salicilic etc.) soluție de clorură de fier III, pahare Berzelius.

Descrierea experimentului:

• Realizează soluții apoase de hidroxiacizi.
• Adaugă în fiecare soluție de hidroxiacid o picătură de soluție de FeCl₃.
• Ce observi ?

  Hidroxiacizii cu clorura de fier III dau colorații diferite datorită combinațiilor complexe interne care se formează.

Concluzia experimentului:
Alfa – hidroxiacizii (care au o grupare hidroxil ataşată la un atom de carbon din imediata vecinătate a unei grupări carboxil, în poziţia alfa faţă de această grupare) dau cu FeCl₃ o colorație galbenă.
Acidul salicilic (un hidroxiacid aromatic) dă cu FeCl₃ o colorație albastră–violetă.
Hidroxiacizii sunt compuși organici cu grupă funcțională mixtă, care conțin una sau mai multe grupări hidroxil (-OH) și una sau mai multe grupări carboxil (-COOH).
Hidroxiacizii (HA) sunt elemente constituente ale tuturor celulelor vii.

👀 Experiment: Obținerea acidului citric
🔥 Atenție! Acidul sulfuric este caustic!
🔥 Atenție! Amoniacul este caustic si iritant

Materiale necesare:
Suc de lămâie, soluție concentrată de amoniac, soluție de hidroxid de calciu, soluție de acid sulfuric 25%, pâlnie, hârtie de filtru, pahare Erlenmeyer și Berzelius.

Descrierea experimentului:

• Stoarce dintr-o lămâie puțin suc și adaugă peste el amoniac concentrat. Se va forma citrat de amoniu care este ușor solubil.
• Toarnă peste citratul de amoniu obținut soluție de hidroxid de calciu până la obținerea unui precipitat de citrat de calciu (este greu solubil în apă).Filtrează acest amestec.
• Peste precipitatul filtrat de citrat de calciu adaugă soluție de acid sulfuric 25% până la obținerea unui nou precipitat de sulfat de calciu. Filtrează acest amestec.
• După înlăturarea sulfatului de calciu, ai obținut o soluție limpede de acid citric.
• Pentru a obține acidul citric solid, cristalizează-l din soluție.
• Ce observi?

  Cristalele de acid tartric sunt incolore.

Reacțiile chimice care au avut loc la obținerea acidului citric sunt:

Concluzia experimentului:
Prin evaporarea apei din soluția de acid citric se obțin cristale albe de acid citric (sare de lămâie).

Acidul citric este prezent în cantitate mare în citrice, dar și în cantitate mică în smochine, căpșuni, zmeură, merișoare, cireșe, roșii, cartofi, salata verde, mere, pere, vișine, coacăze, în conifere, ciuperci etc. Acidul citric se prezintă ca o pulbere incoloră, cu un gust acru, ușor solubil în apă, fiind cunoscut și sub numele de sare de lămâie.

Acidul citric este un compus organic cu multiple beneficii pentru sănătate :

• previne formarea pietrelor la rinichi,

• facilitează absorbția nutrienților de către organism (fierului, calciului, magneziului, zincului etc.),

• protejează împotriva inflamației (antioxidant natural și antiinflamator),

• în industria alimentară și farmaceutică, el este folosit drept conservant și aromatizant,

• susține sănătatea pielii (îndepărtează petele pigmentare sau cicatricile), fiind folosit în produse cosmetice.

👀 Experiment: Reacția de descompunere a acidului salicilic
🔥 Atenție! Experiment efectuat numai de către profesor, cu echipament de protecție, sub nișă!
🔥 Atenție! Fenolul este coroziv și toxic! Vaporii fenolului pot produce arsuri !

Materiale necesare:
Acid salicilic, eprubetă, clește de lemn, spirtieră.

Descrierea experimentului:

• Într-o eprubetă pune puțin acid salicilic și încălzește în flacăra unei spirtiere până la fierbere.
• Se continuă fierberea, încălzind nu numai la fundul eprubetei, ci și pe pereții ei, deasupra nivelului lichidului, pentru ca vaporii acidului în fierbere să treacă printr-o zonă încălzită.
• Ce observi?

  Acidul sublimă parțial și se descompune în fenol și CO₂.