KWAS UNDECYLENOWY: BUDOWA, WŁAŚCIWOŚCI, SYNTEZA, ZASTOSOWANIA - CHEMIA - 2026

Kwas undecylenowy jest związkiem organicznym, którego wzór chemiczny C ₁₁ H ₂₀ O ₂ . Jest również znany jako kwas 10-undecenowy i jest nienasyconym kwasem tłuszczowym z podwójnym wiązaniem między dziesiątym a jedenastym atomem węgla.

Otrzymywany jest z oleju rycynowego, czyli z oleju rycynowego. Występuje naturalnie w niektórych roślinach, zwłaszcza w jagodach krzewu czarnego bzu. Ogrzewanie kwasu undecylenowego w obecności powietrza powoduje powstanie kwasu dikarboksylowego (czyli związku z dwiema grupami karboksylowymi - COOH) i utlenionego materiału polimerowego.

Kwas undecylenowy. Autor: Marilú Stea.

Podgrzany bez dostępu powietrza polimeryzuje, to znaczy wytwarza związki, w których dwie lub więcej jednostek jest wielokrotnie sklejonych ze sobą. Zwykle jest stosowany jako środek przeciwgrzybiczy i do leczenia problemów skórnych, takich jak wyprysk, grzybica i inne choroby skóry. Działa jak fungistatyka. Jest stosowany w leczeniu miejscowym.

Ponieważ ma dwie przeciwstawne grupy funkcyjne, działa jako cząsteczka wiążąca w różnych zastosowaniach, takich jak produkcja polimerów, w celu zwiększenia wrażliwości biologicznej niektórych materiałów i promowania transportu leków przeciwnowotworowych.

Struktura

Ma nasycony łańcuch z podwójnym wiązaniem (C = C) i grupą karboksylową (-COOH) na przeciwnych końcach cząsteczki.

Poniżej przedstawiono strukturę cząsteczki kwasu undecylenowego, gdzie każdy wierzchołek odpowiada jednostce –CH ₂ -, lewy koniec ma wiązanie podwójne, a na prawym końcu –COOH.

Struktura kwasu undecylenowego. Edgar181. Źródło: Wikipedia Commons.

Nomenklatura

- Kwas undecylenowy

- kwas 10-undecenowy

- Kwas 10,11-undecylenowy

- Kwas undek-10-enowy

Właściwości fizyczne

Stan fizyczny

Ciało stałe (kryształy) lub ciecz w zależności od temperatury otoczenia.

Waga molekularna

184,27 g / mol

Temperatura topnienia

24,5 ° C

Temperatura wrzenia

275 ° C, rozkłada się w 295 ° C

Gęstość

0,907 g / cm ³

Rozpuszczalność

Nierozpuszczalne w wodzie. Rozpuszczalny w alkoholu, eterze i chloroformie

Właściwości chemiczne

Ogrzewanie w obecności tlenu

Jeśli kwas undecylenowy zostanie podgrzany do 80 ° C pod ciągłym strumieniem powietrza wolnego od CO ₂ , zachodzi kilka reakcji, między innymi:

1) Zerwanie podwójnego wiązania z utworzeniem kwasu dikarboksylowego.

2) Tworzenie epoksydów przez dodanie tlenu w miejscu podwójnego wiązania.

3) Tworzenie nadtlenków.

4) Reakcje powyższego z pierwotną cząsteczką kwasu undecylenowego.

W wyniku tych reakcji otrzymuje się następujące produkty: kwas sebacynowy (będący kwasem dikarboksylowym), kwas 10,11-dihydroksyundekanowy (powstały w wyniku rozpadu epoksydu) oraz materiał polimerowy (powstały w wyniku kondensacji aldolowej produktów utleniania ketonów) .

Utworzone epoksydy i nadtlenki reagują szybko, dając inne produkty utleniania.

Ogrzewanie przy braku tlenu

Gdy kwas 10-undecenowy jest wystawiony na działanie temperatur 250-325 ° C, w atmosferze azotu tworzy dimery, trimery i większe polimery. Ilość polimerów rośnie wraz ze wzrostem czasu reakcji.

Toksyczność

Chociaż skonsultowane informacje nie są rozstrzygające pod względem toksyczności u ludzi, wykazano, że kwas undecylenowy wykazuje ostrą i przewlekłą toksyczność w badaniach laboratoryjnych, które zostały połknięte przez zwierzęta.

Dawka śmiertelna dla 50% próbek (LD ₅₀ ) wynosi 8,15 g / kg. Badania chroniczności wykazały, że gdy pokarm zawiera 2,5% kwasu undecylenowego, wzrost zwierząt jest zahamowany.

Synteza

Można go otrzymać z oleju rycynowego (zwanego również olejem rycynowym), ponieważ 90% kwasów tłuszczowych w oleju rycynowym to kwas rycynolowy. Ogrzewając ją w warunkach próżni, aż do pirolizy, otrzymuje się kwas undecylenowy.

Otrzymywanie kwasu undecylenowego przez pirolizę kwasu rycynolowego z oleju rycynowego. Autor: Marilú Stea

Aplikacje

W leczeniu chorób skóry

Kwas undecylenowy jest korzystny w leczeniu grzybicy skóry, takiej jak grzybica stóp, grzybica podudzia i grzybica tułowia.

Tinea corporis to powierzchowna infekcja grzybów dermatofitowych. Forma, jaką nabywa kontakt osoba-osoba jest generalnie spowodowana przez T. rubrum. Nabywane przez kontakt ze zwierzętami domowymi, takimi jak koty i psy, jest wywoływane przez Microsporum canis.

Infekcja grzybicza stóp nazywana jest grzybicą stóp, potocznie nazywaną stopą atlety. Undecylenian cynku jest stosowany jako miejscowy środek przeciwgrzybiczy w tej chorobie. Łagodzi kłucie, pieczenie i podrażnienie tej choroby.

Zdrowe stopy. Autor: Xavalox. Źródło: Pixabay.

Ponadto emulsje kwasu undecylenowego skutecznie hamują włóknienie i wzrost Candida albicans, grzyba wywołującego infekcje.

Według konsultowanych źródeł kwas undecylenowy nie okazał się skuteczny w leczeniu łuszczycy.

W syntezie innych cząsteczek organicznych

Kwas undecylenowy ma dwie grupy funkcyjne: grupę karboksylową –COOH i podwójne wiązanie C = C, dlatego mówi się, że ma właściwości dwufunkcyjne.

Ze względu na swoją dwufunkcyjną właściwość jest używany do koniugacji lub łączenia innych biocząsteczek, takich jak białka, ponieważ działa jak cząsteczka wiążąca.

Jednym z jego znanych zastosowań jest wytwarzanie boldenonu, który jest estrem kwasu undecylenowego. Boldenone ma zastosowania weterynaryjne i chociaż nie jest medycznie zatwierdzony do stosowania u ludzi, są tacy, którzy używają go jako sterydu anabolicznego.

W pozyskiwaniu polimerów

Kwas undecylenowy jest z powodzeniem stosowany do wytwarzania poliuretanów.

Poliuretany przygotowane z kwasem undecylenowym wykazują dobre właściwości termiczne i mechaniczne oraz doskonałą odporność na hydrolizę dzięki swojej wysokiej hydrofobowości (nie wykazują utraty masy ani spadku masy cząsteczkowej, gdy pozostają w roztworze wodnym w temperaturze 60ºC przez 6 miesięcy).

Te cechy sprawiają, że nadają się do długotrwałych zastosowań oraz w środowiskach wrażliwych na wilgoć.

Stół lakierowany żywicą poliuretanową. Bagoto. Źródło: Wikipedia Commons.

W nanomedycynie na raka

Kwas undecylenowy został użyty do przygotowania porowatych nanocząstek krzemu, do których został przyłączony poprzez obróbkę cieplną.

Cząsteczki te są przydatne do głębokiego wnikania w guzy i dostarczania do nich leków przeciwnowotworowych. Kwas undecylenowy przyczynia się do większej stabilności nanocząstek krzemu w środowisku wodnym.

Porowate nanocząsteczki krzemu. Manninog. Źródło: Wikipedia Commons.

Tak skonstruowana nanocząstka ma zdolność wywoływania apoptozy (śmierci) kilku komórek rakowych jedna po drugiej, na zasadzie efektu domina.

W nowatorskich materiałach

Kwas undecylenowy został wykorzystany do optymalizacji właściwości biowrażliwości nanokrystalicznego diamentu.

Diament nanokrystaliczny domieszkowany borem ma różne właściwości, takie jak biokompatybilność, przewodność cieplna, twardość i jest obojętny chemicznie, dzięki czemu nadaje się do wielu różnych zastosowań, takich jak urządzenia elektroniczne, materiały bioczułe i kultury komórkowe.

Aby poprawić bioczułość, powierzchnia nanokryształów diamentu musi być zmodyfikowana biokompatybilnymi grupami funkcyjnymi, takimi jak kwasy karboksylowe, aminy lub alkohole, a tym samym osiągnąć sprzężenie lub utrwalenie biomolekuł.

Sprzęganie fotochemiczne z kwasem undecylenowym jest wygodną metodą wprowadzania grup karboksylowych do diamentu.

Gdy ta procedura jest przeprowadzana szczególnie bez zabezpieczenia grupy głównej, uzyskuje się większą gęstość grup COOH na powierzchni diamentu.

Daje to większą możliwość sprzęgania biomolekuł, optymalizując ich właściwości biowrażliwości.

Bibliografia

1. Lligadas, Gerard i in. (2012). Kwas oleinowy i kwas undecylenowy jako substancje chemiczne platformy do termoplastycznych poliuretanów. Monomery, polimery i materiały na bazie biologicznej. Rozdział 17, 2012, 269-280. Odzyskany z pubs.acs.org.
2. DalNogare, S. i Bricker, CE (1950). Zachowanie kwasu 10,11-undecylenowego podczas utleniania w powietrzu w temperaturze 80 ° C. Journal of Organic Chemistry 1950, 15, 6, 1299–1308. Odzyskany z pubs.acs.org.
3. Newell, GW i in. (1949). Badania ostrej i przewlekłej toksyczności kwasu undecylenowego. Journal of Investigative Dermatology. Tom 13, wydanie 3, wrzesień 1949. Pobrane z sciencedirect.
4. Ross, J. i in. (1945) The Polymerization of Undecylenic Acid. Journal of American Chemical Society. 1945, sierpień, tom 67. Odzyskany z pubs.acs.org.
5. Denk, Larry MD. (2007). Tinea Corporis. W Pediatric Clinical Advisor (wydanie drugie). Odzyskany z sciencedirect.com
6. Zhong, Yu Lin i wsp. (2007). Optymalizacja właściwości biosensorowych na diamentach funkcjonalizowanych kwasem undecylenowym. Langmuir 2007, 23, 5824-5830. Odzyskany z pubs.acs.org.
7. Yong, Tuying i wsp. (2016). Domino-like międzykomórkowe dostarczanie porowatych nanocząstek krzemu sprzężonych z kwasem undecylenowym do głębokiej penetracji guza. Materiały i interfejsy ACS 2016, 8, 41 27611-27621. Odzyskany z pubs.acs.org.