Karboxylové kyseliny

Karboxylové kyseliny sú kyslíkaté deriváty uhľovodíkov, ktoré vo svojej molekule obsahujú jednu alebo viac karboxylových skupín –COOH. Vznikajú ako konečné produkty oxidácie primárnych alkoholov a aldehydov.

Karboxylová skupina (karboxyl) je formálne zložená z karbonylovej skupiny a hydroxylovej skupiny viazanej na ten istý atóm uhlíka. Aj jej názov vznikol spojením slov karbonyl a hydroxyl. Atóm uhlíka v karboxyle je v stave sp² hybridizácie a jeho väzby zvierajú uhol približne 120°. Obe skupiny sa navzájom ovplyvňujú, preto má karboxyl iné vlastnosti ako samotná karbonylová alebo hydroxylová skupina.

Karboxylové kyseliny delíme podľa dvoch kritérií:

• podľa počtu karboxylových skupín (sýtnosti):
  • monokarboxylové (jednosýtne) – s jednou skupinou –COOH, napríklad kyselina octová
  • dikarboxylové (dvojsýtne) – s dvoma skupinami –COOH, napríklad kyselina šťaveľová
  • trikarboxylové (trojsýtne) a ďalšie polykarboxylové (viacsýtne) – s tromi a viac skupinami –COOH, napríklad kyselina citrónová
• podľa uhľovodíkového zvyšku:
  • acyklické – s nerozvetveným alebo rozvetveným reťazcom:
    • nasýtené – len s jednoduchými väzbami medzi atómami uhlíka, napríklad kyselina propánová
    • nenasýtené – s aspoň jednou násobnou väzbou, napríklad kyselina akrylová
  • cyklické:
    • alicyklické – s karboxylom na nearomatickom cykle, napríklad kyselina cyklohexánkarboxylová
    • aromatické – s karboxylom na benzénovom jadre, napríklad kyselina benzoová

• monokarboxylová kyselina

• dikarboxylová kyselina

• trikarboxylová kyselina

Názvoslovie karboxylových kyselín link

Karboxylové kyseliny majú dvojslovné názvy. Podstatným menom je vždy slovo kyselina a prídavné meno vyjadruje uhľovodíkový reťazec a počet karboxylových skupín. Okrem substitučných názvov sa veľmi často používajú triviálne názvy, ktoré súvisia s prírodným zdrojom alebo vlastnosťami kyseliny (kyselina mravčia z mravcov, kyselina maslová z masla).

Názvoslovie karboxylových kyselín môžeme rozdeliť na 2 časti:

1. názvy karboxylových kyselín – substitučné názvy s príponami -ová a -karboxylová a triviálne názvy
2. názvy acylov a aniónov – názvy skupín, ktoré vzniknú odštiepením skupiny –OH alebo protónu z karboxylu

Názvy karboxylových kyselín link

Substitučné názvy alifatických mono- a dikarboxylových kyselín, v ktorých je uhlík karboxylovej skupiny súčasťou základného reťazca, sa tvoria zo slova kyselina, názvu uhľovodíka s rovnakým počtom atómov uhlíka a prípony -ová alebo -diová. Uhlík karboxylu má pri číslovaní reťazca vždy lokant 1 (napríklad kyselina etánová CH₃–COOH, kyselina pent-3-énová CH₃–CH=CH–CH₂–COOH alebo kyselina hexándiová HOOC–[CH₂]₄–COOH).

Ak je karboxylová skupina naviazaná priamo na cyklus, alebo ak acyklická molekula obsahuje tri a viac karboxylových skupín, uhlík karboxylu sa do základného reťazca nezapočítava. Názov sa potom tvorí príponou -karboxylová, -dikarboxylová alebo -trikarboxylová (napríklad kyselina cyklohexánkarboxylová C₆H₁₁–COOH, kyselina benzén-1,4-dikarboxylová alebo kyselina propán-1,2,3-trikarboxylová). Ak je v molekule nadradená charakteristická skupina, karboxyl sa vyjadruje predponou karboxy-.

Pri nižších a prírodných kyselinách sa bežnejšie ako substitučné používajú triviálne názvy.

Názvy acylov a aniónov link

Odštiepením skupiny –OH z karboxylovej skupiny vznikne jednoväzbová skupina R–CO– nazývaná acyl. Jeho substitučný názov sa tvorí nahradením prípony -ová príponou -oyl (kyselina etánová → etanoyl) alebo prípony -karboxylová príponou -karbonyl (kyselina cyklohexánkarboxylová → cyklohexánkarbonyl). Acyly kyselín s triviálnymi názvami majú zakončenie -yl alebo -oyl (acetyl, benzoyl).

Odštiepením protónu H⁺ z karboxylu vzniká karboxylátový anión R–COO⁻. Jeho názov sa používa v názvoch solí a esterov. Pri triviálnych názvoch má slovenskú príponu -an (octan) alebo medzinárodnú príponu -át (acetát), pri substitučných názvoch príponu -oát (etanoát).

Príprava a výroba karboxylových kyselín link

Karboxylové kyseliny sa pripravujú najmä oxidáciou a hydrolýzou vhodných organických látok:

• oxidáciou primárnych alkoholov a aldehydov – silné oxidovadlá, napríklad manganistan draselný KMnO₄ alebo dichróman draselný K₂Cr₂O₇ v kyslom prostredí, oxidujú primárne alkoholy cez aldehydy až na karboxylové kyseliny:

• oxidáciou bočného reťazca arénov – takto sa pripravujú aromatické karboxylové kyseliny. Oxidáciou toluénu manganistanom draselným vzniká kyselina benzoová:

Priemyselne sa vzdušným kyslíkom za prítomnosti katalyzátora oxiduje p-xylén na kyselinu tereftalovú:

Oxidáciou o-xylénu alebo naftalénu vzniká rovnakým spôsobom ftalanhydrid, z ktorého sa hydrolýzou získava kyselina ftalová.

• hydrolýzou funkčných derivátov – kyslou alebo zásaditou hydrolýzou esterov, amidov, acylhalogenidov a nitrilov vznikajú karboxylové kyseliny, pri zásaditej hydrolýze ich soli. Hydrolýzou tukov a olejov sa získavajú vyššie mastné kyseliny. Pri hydrolýze nitrilu v kyslom prostredí vzniká kyselina a amónna soľ:

• reakciou Grignardových činidiel s oxidom uhličitým – organohorečnatá zlúčenina R–MgX sa aduje na oxid uhličitý a hydrolýzou vzniknutej soli vzniká karboxylová kyselina s reťazcom predĺženým o jeden atóm uhlíka:

• octovým kvasením – baktérie octového kvasenia oxidujú zriedený roztok etanolu vzdušným kyslíkom na kyselinu octovú. Takto sa vyrába kvasný ocot:

Väčšina kyseliny octovej sa dnes vyrába karbonyláciou metanolu, teda reakciou metanolu s oxidom uhoľnatým na katalyzátore:

• z oxidu uhoľnatého – takto sa vyrába kyselina mravčia. Najstarší postup je reakcia oxidu uhoľnatého s hydroxidom sodným pri zvýšenej teplote a tlaku, pri ktorej vzniká mravčan sodný:

Kyselina sírová z neho uvoľní kyselinu mravčiu:

Dnes sa kyselina mravčia vyrába najmä hydrolýzou metyl-formiátu, ktorý vzniká reakciou metanolu s oxidom uhoľnatým:

Fyzikálne vlastnosti karboxylových kyselín link

Skupenstvo, zápach a rozpustnosť karboxylových kyselín závisia od dĺžky uhlíkového reťazca a počtu karboxylových skupín. Najnižšie monokarboxylové kyseliny s 1 až 3 atómami uhlíka sú bezfarebné kvapaliny ostrého štipľavého zápachu. Kyseliny so 4 až 9 atómami uhlíka sú olejovité kvapaliny nepríjemného zápachu, napríklad kyselina maslová zapácha po stuchnutom masle. Kyseliny s 10 a viac atómami uhlíka, dikarboxylové a aromatické kyseliny sú pri bežných podmienkach tuhé kryštalické látky takmer bez zápachu.

Karboxylová skupina je polárna a obsahuje akceptor vodíkovej väzby (karbonylový kyslík) aj jej donor (hydroxylovú skupinu). Molekuly karboxylových kyselín sa preto spájajú vodíkovými väzbami (vodíkovými mostíkmi), a to najčastejšie po dvoch do cyklických dimérov. V dôsledku toho majú karboxylové kyseliny vyššie teploty varu a topenia ako uhľovodíky, karbonylové zlúčeniny aj alkoholy s podobnou relatívnou molekulovou hmotnosťou.

Vodíkové väzby tvoria karboxylové kyseliny aj s molekulami vody. Kyseliny s 1 až 4 atómami uhlíka sú preto s vodou miešateľné v každom pomere. S rastúcim počtom atómov uhlíka prevláda hydrofóbny uhľovodíkový zvyšok nad hydrofilnou karboxylovou skupinou a rozpustnosť vo vode klesá. Vyššie mastné kyseliny sú vo vode nerozpustné, dobre sa však rozpúšťajú v organických rozpúšťadlách, napríklad v benzíne, éteri alebo etanole.

Kyslosť karboxylových kyselín link

Kyslík karbonylovej skupiny je elektronegatívnejší ako uhlík, preto na karboxylovom uhlíku vzniká čiastkový kladný náboj. Ten čiastočne vyrovnáva voľný elektrónový pár hydroxylového kyslíka svojím kladným mezomérnym efektom (+M efektom). Elektrónová hustota sa tak posúva od hydroxylového kyslíka ku karboxylovému uhlíku, väzba O–H sa silne polarizuje a vodík sa vo vodnom roztoku odštiepi ako protón H⁺:

Vzniknutý karboxylátový anión je stabilizovaný mezomériou. Záporný náboj je rovnomerne delokalizovaný na oboch atómoch kyslíka a obe väzby uhlík–kyslík sú rovnako dlhé. Karboxylové kyseliny sú preto oveľa silnejšie kyseliny ako alkoholy a fenoly. V porovnaní so silnými anorganickými kyselinami, napríklad HCl alebo H₂SO₄, sú však slabé až stredne silné.

Mierou sily kyseliny je disociačná konštanta \( K_a \) alebo jej záporný dekadický logaritmus \( \text{p}K_a = -\log K_a \). Čím je hodnota \( K_a \) vyššia a hodnota \( \text{p}K_a \) nižšia, tým je kyselina silnejšia. Sila karboxylovej kyseliny závisí od zvyšku viazaného na karboxylovú skupinu:

• alkylové skupiny – majú kladný indukčný efekt (+I efekt), posúvajú elektróny ku karboxylovému uhlíku, znižujú polaritu väzby O–H, a tým kyslosť znižujú. Najsilnejšou nasýtenou monokarboxylovou kyselinou je preto kyselina mravčia (\( \text{p}K_a = 3{,}75 \)), ktorá alkyl nemá. S dĺžkou a rozvetvením alkylu kyslosť klesá:

• násobná väzba a aromatické jadro – uhlík s dvojitou väzbou alebo uhlík benzénového jadra (sp²) priťahuje elektróny viac ako nasýtený uhlík. Kyselina akrylová (\( \text{p}K_a = 4{,}25 \)) a kyselina benzoová (\( \text{p}K_a = 4{,}20 \)) sú preto silnejšie ako kyselina octová (\( \text{p}K_a = 4{,}76 \)).
• druhá karboxylová skupina – dikarboxylové kyseliny disociujú v dvoch stupňoch. Druhá skupina –COOH priťahuje elektróny, preto sú do prvého stupňa silnejšie ako monokarboxylové kyseliny. Kyselina šťaveľová má \( \text{p}K_{a1} = 1{,}25 \).
• elektrónovo-akceptorové substituenty – atómy a skupiny so záporným indukčným efektom (−I efektom), napríklad halogény alebo nitroskupina –NO₂, priťahujú elektróny a kyslosť zvyšujú. Kyslosť rastie s elektronegativitou halogénu a s počtom atómov halogénu a klesá so vzdialenosťou halogénu od karboxylu:

Chemické vlastnosti a reakcie karboxylových kyselín link

Reaktivita karboxylových kyselín vyplýva z kyslého vodíka skupiny –OH a z kladne polarizovaného karboxylového uhlíka, na ktorom sa nukleofilnou substitúciou nahrádza skupina –OH. Karboxyl sa môže aj odštiepiť ako oxid uhličitý alebo sa redukovať.

Hlavné reakcie karboxylových kyselín môžeme rozdeliť na 4 skupiny:

1. tvorba solí – reakcie s kovmi, hydroxidmi a uhličitanmi, pri ktorých vznikajú soli karboxylových kyselín
2. nukleofilné substitúcie – nahradenie skupiny –OH, pri ktorom vznikajú funkčné deriváty, predovšetkým estery
3. dekarboxylácia a dehydratácia – tepelný rozklad kyselín a ich solí, pri ktorom sa odštiepi oxid uhličitý alebo voda
4. redukcia a reakcie na uhľovodíkovom zvyšku – redukcia silnými redukovadlami na primárne alkoholy a reakcie typické pre reťazec alebo jadro kyseliny

Tvorba solí link

Karboxylové kyseliny reagujú podobne ako anorganické kyseliny. S neušľachtilými kovmi vytvárajú soli a uvoľňuje sa vodík:

S hydroxidmi sa neutralizujú na soľ a vodu:

Na rozdiel od alkoholov a fenolov vytláčajú karboxylové kyseliny oxid uhličitý z uhličitanov a hydrogenuhličitanov:

Sodné a draselné soli karboxylových kyselín sú vo vode dobre rozpustné a ich roztoky reagujú pre hydrolýzu karboxylátového aniónu slabo zásadito. Niektoré soli vápenaté sú vo vode nerozpustné, napríklad šťaveľan vápenatý (COO)₂Ca, z ktorého sú obličkové a močové kamene. Sodné a draselné soli vyšších mastných kyselín (palmitovej, stearovej a olejovej) sú povrchovo aktívne látky a používajú sa ako mydlá.

Nukleofilné substitúcie a esterifikácia link

Pre aldehydy a ketóny je typická nukleofilná adícia, pre karboxylové kyseliny nukleofilná substitúcia \( (S_N) \) na karboxylovom uhlíku. Prebieha adično-eliminačným mechanizmom: nukleofil sa najprv aduje na karboxylový uhlík a potom sa odštiepi skupina –OH vo forme vody. Voľný elektrónový pár skupiny –OH znižuje kladný náboj na karboxylovom uhlíku a zásadité nukleofily by z kyseliny prednostne odtrhli protón. Tieto reakcie preto prebiehajú ťažšie a vyžadujú kyslú katalýzu.

Najvýznamnejšou nukleofilnou substitúciou je esterifikácia. Je to reakcia karboxylovej kyseliny s alkoholom za prítomnosti silnej kyseliny (H₂SO₄ alebo HCl) ako katalyzátora, pri ktorej vzniká ester a voda:

Katión H⁺ sa najprv naviaže na karbonylový kyslík a zvýši kladný náboj na karboxylovom uhlíku. Na ten sa potom aduje molekula alkoholu. Po presune protónu sa odštiepi molekula vody a vznikne ester. Esterifikácia je vratná (rovnovážna) reakcia. Výťažok esteru sa zvýši, ak sa z reakčnej zmesi odoberá ester alebo voda, alebo ak je jeden z reaktantov v nadbytku. Koncentrovaná kyselina sírová pritom viaže aj vznikajúcu vodu.

Reakciou karboxylových kyselín s chloridom fosforečným PCl₅ alebo tionylchloridom SOCl₂ vznikajú acylchloridy:

Zahrievaním amónnych solí karboxylových kyselín sa odštiepi voda a vznikajú amidy:

Odštiepením vody z dvoch molekúl kyseliny pôsobením oxidu fosforečného vznikajú anhydridy:

Dekarboxylácia a dehydratácia link

Pri dekarboxylácii sa karboxylová skupina odštiepi ako oxid uhličitý CO₂ a uhlíkový reťazec sa skráti o jeden atóm uhlíka. Soli karboxylových kyselín dekarboxylujú pri tavení s hydroxidom sodným. Z octanu sodného takto vzniká metán:

Tepelný rozklad nasýtených dikarboxylových kyselín závisí od vzdialenosti karboxylových skupín:

• kyselina šťaveľová a malónová – pri zahriatí ľahko dekarboxylujú, z kyseliny malónovej tak vzniká kyselina octová:

• kyselina jantárová a glutárová – pri zahriatí odštiepia vodu z oboch karboxylových skupín tej istej molekuly (vnútromolekulová dehydratácia) a vznikajú päťčlenné alebo šesťčlenné cyklické anhydridy, napríklad sukcinanhydrid
• kyselina adipová – pri zahrievaní súčasne dekarboxyluje aj dehydratuje a vzniká cyklický ketón cyklopentanón

Redukcia a reakcie na uhľovodíkovom zvyšku link

Karboxylová skupina je voči bežným redukovadlám odolná. Hydrid lítno-hlinitý LiAlH₄ ju však redukuje a vznikajú primárne alkoholy:

Na uhľovodíkovom zvyšku prebiehajú reakcie typické pre daný druh reťazca. Nenasýtené kyseliny podliehajú adíciám a polymerizácii, polymerizáciou kyseliny akrylovej vzniká kyselina polyakrylová. Aromatické kyseliny podliehajú elektrofilným substitúciám. Karboxylová skupina je substituent II. druhu so záporným indukčným aj mezomérnym efektom (−I, −M), preto usmerňuje vstup ďalšieho substituenta do polohy meta. Nitráciou kyseliny benzoovej tak vzniká kyselina 3-nitrobenzoová.

Deriváty karboxylových kyselín link

Od karboxylových kyselín odvodzujeme dve skupiny derivátov podľa toho, ktorá časť molekuly sa zmenila:

1. funkčné deriváty karboxylových kyselín – vznikajú zmenou karboxylovej skupiny, keď sa jej vodík alebo celá skupina –OH nahradí iným atómom alebo skupinou
2. substitučné deriváty karboxylových kyselín – vznikajú nahradením atómov vodíka v uhľovodíkovom zvyšku inou charakteristickou skupinou, skupina –COOH ostáva zachovaná

Funkčné deriváty karboxylových kyselín link

Funkčné deriváty okrem nitrilov obsahujú acylovú skupinu R–CO–. Pripravujú sa nukleofilnými substitúciami z kyselín alebo z reaktívnejších derivátov. V organickej syntéze sa využívajú ako acylačné činidlá, napríklad pri Friedelovej-Craftsovej acylácii arénov.

Medzi funkčné deriváty karboxylových kyselín patria:

1. soli – vodík karboxylu je nahradený katiónom kovu alebo amónnym katiónom (R–COOM)
2. acylhalogenidy – skupina –OH je nahradená atómom halogénu
3. anhydridy – dva acyly sú spojené atómom kyslíka
4. estery – skupina –OH je nahradená alkoxylovou alebo aryloxylovou skupinou –OR
5. amidy – skupina –OH je nahradená aminoskupinou –NH₂
6. nitrily – celý karboxyl je nahradený skupinou –C≡N, hydrolýzou z nich vzniká karboxylová kyselina

Acylhalogenidy link

Halogenidy karboxylových kyselín (acylhalogenidy) R–CO–X majú skupinu –OH nahradenú atómom halogénu, najčastejšie chlóru. Patrí sem napríklad acetylchlorid (etanoylchlorid) CH₃–CO–Cl a benzoylchlorid C₆H₅–CO–Cl. Sú to najreaktívnejšie funkčné deriváty. S vodou prudko hydrolyzujú na kyselinu a halogenovodík, acylchloridy na chlorovodík:

S alkoholmi reagujú na estery aj bez katalyzátora:

Anhydridy kyselín link

Anhydridy karboxylových kyselín R–CO–O–CO–R vznikajú odštiepením vody z dvoch karboxylových skupín. Vodík jednej kyseliny je v nich nahradený acylom druhej kyseliny. Najznámejší je acetanhydrid (CH₃–CO)₂O, ktorý sa používa ako acylačné činidlo, napríklad pri výrobe kyseliny acetylsalicylovej. Z dikarboxylových kyselín vznikajú cyklické anhydridy, napríklad ftalanhydrid.

Estery link

Estery karboxylových kyselín R₁–COO–R₂ majú skupinu –OH nahradenú alkoxylovou alebo aryloxylovou skupinou –OR. Vznikajú esterifikáciou. Ich názov sa skladá z názvu alkylu a názvu aniónu kyseliny, napríklad etyl-acetát (etylester kyseliny octovej) CH₃–COO–CH₂–CH₃. Etyl-acetát je bežné rozpúšťadlo, napríklad v odlakovačoch.

Estery nižších kyselín a nižších alkoholov sú prchavé kvapaliny s príjemnou ovocnou vôňou. V potravinárstve sa používajú ako arómy (esencie), napríklad etyl-formiát má vôňu rumu a etyl-butanoát vôňu ananásu. Estery vyšších mastných kyselín s glycerolom tvoria tuky a oleje. Estery vyšších mastných kyselín s vyššími jednosýtnymi alkoholmi tvoria vosky.

Amidy link

Amidy karboxylových kyselín R–CO–NH₂ majú skupinu –OH nahradenú aminoskupinou –NH₂ alebo substituovanou aminoskupinou. Patrí sem napríklad acetamid CH₃–CO–NH₂, rozpúšťadlo dimetylformamid H–CO–N(CH₃)₂ alebo nikotínamid, jedna z foriem vitamínu B₃ (niacínu, staršie označovaného ako vitamín PP).

Amidová väzba –CO–NH– spája aminokyseliny v peptidoch a bielkovinách, kde sa nazýva peptidová väzba. Nachádza sa aj v syntetických polyamidoch, napríklad v nylone.

Nitrily link

Nitrily R–C≡N nemajú acylovú skupinu, hydrolýzou z nich však vzniká karboxylová kyselina, preto ich radíme k funkčným derivátom. Vznikajú dehydratáciou amónnych solí alebo amidov karboxylových kyselín:

Patrí sem napríklad acetonitril CH₃–CN a akrylonitril CH₂=CH–CN, z ktorého sa vyrábajú polyakrylonitrilové vlákna.

Deriváty kyseliny uhličitej link

K funkčným derivátom karboxylových kyselín sa tradične radia aj deriváty kyseliny uhličitej HO–CO–OH. Samotná kyselina uhličitá je nestála anorganická dvojsýtna kyselina.

• fosgén (karbonyldichlorid, Cl–CO–Cl) – dichlorid kyseliny uhličitej, bezfarebný veľmi toxický plyn. V prvej svetovej vojne bol použitý ako bojová otravná látka. Dnes je surovinou na výrobu plastov, napríklad polykarbonátov a polyuretánov.
• močovina (karbamid, diamid kyseliny uhličitej, H₂N–CO–NH₂) – biela kryštalická látka rozpustná vo vode. U cicavcov vzniká v pečeni ako konečný produkt odbúravania dusíkatých látok (bielkovín) a vylučuje sa močom. Používa sa ako dusíkaté hnojivo a na výrobu aminoplastov. Jej kondenzáciou s esterom kyseliny malónovej vzniká kyselina barbiturová, od ktorej sú odvodené lieky so sedatívnym a hypnotickým účinkom, barbituráty.

Substitučné deriváty karboxylových kyselín link

Substitučné deriváty spájajú v jednej molekule vlastnosti karboxylových kyselín a vlastnosti ďalšej charakteristickej skupiny. Polohu substituenta v substitučnom názve vyjadruje číselný lokant, pričom uhlík karboxylu má číslo 1. V triviálnych názvoch sa polohy označujú písmenami gréckej abecedy: α je uhlík susediaci s karboxylom (č. 2), nasledujú β, γ a δ.

Podľa druhej charakteristickej skupiny ich delíme na:

1. halogénkarboxylové kyseliny – s atómom halogénu
2. hydroxykarboxylové kyseliny – s hydroxylovou skupinou
3. oxokarboxylové kyseliny – s karbonylovou skupinou
4. aminokyseliny – s aminoskupinou

Halogénkarboxylové kyseliny link

Halogénkarboxylové kyseliny majú v uhľovodíkovom zvyšku atóm halogénu. Halogén svojím záporným indukčným efektom zvyšuje ich kyslosť. Kyselina chlóroctová ClCH₂–COOH sa využíva v organickej syntéze. Kyselina trichlóroctová Cl₃C–COOH má silné leptavé účinky a v biochémii sa používa na zrážanie bielkovín.

Hydroxykarboxylové kyseliny link

Hydroxykarboxylové kyseliny (hydroxykyseliny) obsahujú okrem karboxylu aj hydroxylovú skupinu. Sú to vo vode dobre rozpustné kryštalické alebo sirupovité látky. Mnohé sa vyskytujú v ovocí, preto sa nazývajú aj ovocné kyseliny.

• kyselina mliečna (kyselina 2-hydroxypropánová) – vzniká mliečnym kvasením sacharidov v kyslom mlieku, syroch a kyslej kapuste. Tvorí sa aj vo svaloch pri veľkej námahe, keď majú nedostatok kyslíka.
• kyselina jablčná (kyselina 2-hydroxybutándiová) – je v nezrelom ovocí a je medziproduktom citrátového cyklu
• kyselina vínna (kyselina 2,3-dihydroxybutándiová) – je v hrozne a víne
• kyselina citrónová (kyselina 2-hydroxypropán-1,2,3-trikarboxylová) – je v citrusoch a jej anión citrát je súčasťou citrátového (Krebsovho) cyklu. Citrát sodný bráni zrážaniu krvi, preto sa pridáva do krvi odobratej na transfúziu.
• kyselina salicylová (kyselina 2-hydroxybenzoová) – má antiseptické účinky a zmäkčuje zrohovatenú kožu (keratolytický účinok). Jej acetyláciou acetanhydridom sa vyrába kyselina acetylsalicylová, liečivo proti bolesti a horúčke (aspirín, acylpyrín):

Oxokarboxylové kyseliny link

Oxokarboxylové kyseliny (ketokyseliny) obsahujú okrem karboxylu aj karbonylovú skupinu. Vznikajú oxidáciou sekundárnych hydroxykyselín. Významné sú v metabolizme:

• kyselina pyrohroznová (kyselina 2-oxopropánová) – jej anión pyruvát je konečným produktom glykolýzy
• kyselina oxáloctová (kyselina 2-oxobutándiová) a kyselina 2-oxoglutárová (kyselina 2-oxopentándiová) – medziprodukty citrátového cyklu
• kyselina acetoctová (kyselina 3-oxobutánová) – nestála β-ketokyselina, ktorá ľahko dekarboxyluje na acetón:

Aminokyseliny link

Aminokyseliny (aminokarboxylové kyseliny) obsahujú kyslú karboxylovú skupinu –COOH a zásaditú aminoskupinu –NH₂. Sú to amfotérne zlúčeniny. Vo vodnom roztoku prejde protón z karboxylu na aminoskupinu a vznikne vnútorná soľ, obojaký ión (amfión):

Hodnota pH, pri ktorej má aminokyselina nulový celkový náboj, sa nazýva izoelektrický bod (pI). Biochemicky najvýznamnejšie sú 2-aminokyseliny (α-aminokyseliny) L-radu, ktoré sú stavebnými jednotkami peptidov a bielkovín. Všetky okrem glycínu sú chirálne.

Prehľad významných karboxylových kyselín link

Medzi najvýznamnejšie karboxylové kyseliny patria najnižšie nasýtené monokarboxylové kyseliny, vyššie mastné kyseliny, nenasýtené kyseliny, dikarboxylové kyseliny a aromatické kyseliny.

Kyselina mravčia link

Kyselina mravčia (kyselina metánová, H–COOH) je najjednoduchšia a najsilnejšia nasýtená monokarboxylová kyselina. Je to bezfarebná kvapalina ostrého štipľavého zápachu s leptavými a antiseptickými účinkami, na koži spôsobuje pľuzgiere. V prírode je v jede mravcov a v malom množstve aj v pŕhlivých chĺpkoch žihľavy.

Jej molekula obsahuje aj aldehydovú skupinu, preto má ako jediná nasýtená monokarboxylová kyselina redukčné účinky a reaguje s Tollensovým činidlom. Koncentrovaná kyselina sírová ju rozkladá na oxid uhoľnatý a vodu:

Používa sa pri morení vlny v textilnom priemysle, pri spracovaní kože, na odstraňovanie vodného kameňa a na konzervovanie krmív (siláže).

Kyselina octová link

Kyselina octová (kyselina etánová, CH₃–COOH) je bezfarebná, ostro zapáchajúca kvapalina s leptavými účinkami. Bezvodá kyselina octová tuhne už pri 16,6 °C na kryštalickú hmotu podobnú ľadu, preto sa nazýva ľadová kyselina octová. Jej 5–10 % vodný roztok sa používa v domácnosti ako ocot na dochucovanie a konzervovanie potravín.

V chemickom priemysle je surovinou na výrobu rozpúšťadiel (etyl-acetátu), acetátového hodvábu, plastov (polyvinylacetátu) a liečiv (acylpyrínu). V živých bunkách je ústredným medziproduktom metabolizmu sacharidov, tukov a bielkovín jej aktivovaná forma acetylkoenzým A (CH₃–CO–S–CoA).

Kyselina maslová link

Kyselina maslová (kyselina butánová, CH₃–CH₂–CH₂–COOH) je olejovitá kvapalina nepríjemného zápachu. Ako ester glycerolu je viazaná v mliečnom tuku (masle). Pri dlhšom skladovaní masla ju z tuku uvoľňuje hydrolýza, ktorú spôsobujú mikroorganizmy, a vzniká zápach stuchnutého masla. Vzniká aj maslovým kvasením sacharidov.

Kyselina palmitová a stearová link

Kyselina palmitová (kyselina hexadekánová, C₁₅H₃₁COOH) a kyselina stearová (kyselina oktadekánová, C₁₇H₃₅COOH) sú najrozšírenejšie vyššie nasýtené mastné kyseliny. Sú to biele, voskovité tuhé látky nerozpustné vo vode. Ako estery glycerolu sú hlavnou zložkou tuhých živočíšnych tukov. Ich zmes, stearín, sa používa na výrobu sviečok a kozmetiky. Ich sodné a draselné soli sú hlavnou zložkou mydiel.

Kyselina olejová, linolová a linolénová link

Kyselina olejová (kyselina cis-oktadec-9-énová, C₁₇H₃₃COOH) s jednou dvojitou väzbou, kyselina linolová (C₁₇H₃₁COOH) s dvoma a kyselina linolénová (C₁₇H₂₉COOH) s tromi dvojitými väzbami sú vyššie nenasýtené mastné kyseliny. Ich dvojité väzby majú cis-konfiguráciu, ktorá ohýba uhlíkový reťazec. Molekuly sa preto nemôžu tesne usporiadať a tieto kyseliny sú kvapalné. Sú viazané najmä v rastlinných olejoch a rybom tuku.

Kyselina linolová a linolénová sú esenciálne mastné kyseliny. Ľudský organizmus ich nedokáže vytvoriť, a preto ich musí prijímať v potrave.

Kyselina akrylová a metakrylová link

Kyselina akrylová (kyselina prop-2-énová, CH₂=CH–COOH) a kyselina metakrylová (kyselina 2-metylprop-2-énová, CH₂=C(CH₃)–COOH) sú nenasýtené kvapalné kyseliny ostrého zápachu. Spolu so svojimi estermi ľahko polymerizujú. Polymerizáciou metylesteru kyseliny metakrylovej sa vyrába polymetylmetakrylát (PMMA), priehľadný plast známy ako organické sklo (plexisklo).

Kyselina šťaveľová link

Kyselina šťaveľová (kyselina etándiová, HOOC–COOH) je najjednoduchšia a najsilnejšia dikarboxylová kyselina. Je to bezfarebná kryštalická látka, ktorá je vo vode rozpustná a zdraviu škodlivá. Ako soli (šťaveľany, oxaláty) sa nachádza v rastlinách, napríklad v šťaveli, špenáte a rebarbore. V tele viaže vápenaté katióny Ca²⁺ na nerozpustný šťaveľan vápenatý, ktorý poškodzuje obličky. Používa sa na odstraňovanie škvŕn od hrdze a vodného kameňa a v analytickej chémii v manganometrii.

Kyselina adipová link

Kyselina adipová (kyselina hexándiová, HOOC–[CH₂]₄–COOH) je biela kryštalická látka. Priemyselne sa využíva na výrobu nylonu 6,6, polyamidového vlákna, ktoré vzniká jej polykondenzáciou s hexán-1,6-diamínom.

Kyselina maleínová a fumarová link

Kyselina maleínová a kyselina fumarová (HOOC–CH=CH–COOH) sú cis-trans izoméry kyseliny but-2-éndiovej. Cis-izomér, kyselina maleínová, má obe karboxylové skupiny na tej istej strane dvojitej väzby. Pri zahriatí preto ľahko odštiepi vodu a vzniká maleínanhydrid. Trans-izomér, kyselina fumarová, je v prírode rozšírená a je medziproduktom citrátového cyklu.

Kyselina benzoová link

Kyselina benzoová (kyselina benzénkarboxylová, C₆H₅–COOH) je biela lesklá kryštalická látka, ktorá ľahko sublimuje. V prírode je v živiciach, balzamoch a v brusniciach. Pôsobí proti mikroorganizmom a plesniam, preto sa spolu so svojou sodnou soľou (benzoanom sodným) používa ako konzervačná látka potravín. V lekárstve sa používa pri liečbe kožných ochorení.

Kyselina ftalová a tereftalová link

Kyselina ftalová (kyselina benzén-1,2-dikarboxylová) sa najmä vo forme ftalanhydridu využíva na výrobu farbív, indikátora fenolftaleínu, živíc a zmäkčovadiel plastov (ftalátov). Kyselina tereftalová (kyselina benzén-1,4-dikarboxylová) je surovinou na výrobu polyesteru polyetyléntereftalátu (PET), z ktorého sú nápojové fľaše a textilné vlákna (terylén, tesil).