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Ácido hidroxámico

La estructura general de un ácido hidroxámico

En química orgánica , los ácidos hidroxámicos son una clase de compuestos orgánicos que tienen una fórmula general R− C(=O) −N(−OH)−R' que lleva el grupo funcional − C (= O )− N (−O H )− , donde R y R' son típicamente grupos organilo (por ejemplo, alquilo o arilo ) o hidrógeno . Son amidas ( R−C(=O)−NH−R' ) en donde el átomo de nitrógeno tiene un sustituyente hidroxilo ( −OH ) . A menudo se utilizan como quelantes de metales . [1]

Un ejemplo común de ácido hidroxámico es el ácido aceto- N -metilhidroxámico ( H 3 C−C(=O)−N(−OH)−CH 3 ). Algunos ejemplos poco comunes de ácidos hidroxámicos son el ácido formo- N -clorohidroxámico ( H−C(=O)−N(−OH)−Cl ) y el ácido cloroformo- N -metilhidroxámico ( Cl−C(=O)−N(−OH)−CH 3 ).

Síntesis y reacciones

Los ácidos hidroxámicos se preparan generalmente a partir de ésteres o cloruros de ácido mediante una reacción con sales de hidroxilamina . Para la síntesis del ácido benzohidroxámico ( C 6 H 5 −C(=O)−NH−OH o Ph−C(=O)−NH−OH , donde Ph es el grupo fenilo ), la ecuación general es: [2]

C6H5 - C (= O )-O-CH3 + NH2OH → C6H5 - C ( = O ) -NH-OH + CH3OH

Los ácidos hidroxámicos también pueden sintetizarse a partir de aldehídos y N -sulfonilhidroxilamina mediante la reacción de Angeli-Rimini . [3] Alternativamente, el diperóxido de óxido de molibdeno oxida amidas trimetilsiladas a ácidos hidroxámicos, aunque los rendimientos son solo de alrededor del 50%. [4] En una variación de la reacción de Nef , los compuestos nitro primarios mantenidos en una solución ácida (para minimizar el tautómero nitronato ) se hidrolizan a un ácido hidroxámico. [5]

Una reacción bien conocida de los ésteres de ácido hidroxámico es la transposición de Lossen . [6]

Química de coordinación y bioquímica

La base conjugada de los ácidos hidroxámicos se denomina hidroxamato . La desprotonación se produce en el grupo −N(−OH)− , eliminándose el átomo de hidrógeno , lo que da como resultado un anión hidroxamato R−C(=O)−N(−O − )−R' . La base conjugada resultante presenta al metal un ligando quelante aniónico conjugado O , O . Se han aislado muchos ácidos hidroxámicos y muchos hidroxamatos de hierro de fuentes naturales. [8]

Funcionan como ligandos , generalmente para el hierro. [9] La naturaleza ha desarrollado familias de ácidos hidroxámicos para que funcionen como compuestos que se unen al hierro ( sideróforos ) en las bacterias . Extraen el hierro (III) de fuentes que de otro modo serían insolubles ( óxido , minerales , etc.). Los complejos resultantes se transportan a la célula, donde se extrae el hierro y se utiliza metabólicamente. [10]

Los ligandos derivados del ácido hidroxámico y del ácido tiohidroxámico (un ácido hidroxámico donde uno o ambos oxígenos en el grupo funcional −C(=O)−N(−OH)− son reemplazados por azufre ) también forman complejos fuertes con el plomo (II). [11]

Otros usos y ocurrencias

Los ácidos hidroxámicos se utilizan ampliamente en la flotación de minerales de tierras raras durante la concentración y extracción de minerales que se someterán a un procesamiento posterior. [12] [13]

Algunos ácidos hidroxámicos (por ejemplo, vorinostat , belinostat , panobinostat y trichostatin A ) son inhibidores de HDAC con propiedades anticancerígenas. La fosmidomicina es un inhibidor natural del ácido hidroxámico de la 1-desoxi- D -xilulosa-5-fosfato reductoisomerasa ( DXP reductoisomerasa ). Los ácidos hidroxámicos también se han investigado para el reprocesamiento de combustible irradiado. [ cita requerida ]

Referencias

  1. ^ Munson, James W. (1992). "Ácidos hidroxámicos". En S. Patai (ed.). Acid Derivatives (1992), Volumen 2. PATAI'S Chemistry of Functional Groups. págs. 849–873. doi :10.1002/9780470772508.ch15. ISBN 9780470772508.
  2. ^ CR Hauser; WB Renfrow Jr (1939). "Ácido benzohidroxámico". Org. Synth . 19 : 15. doi :10.15227/orgsyn.019.0015.
  3. ^ Li, Jie Jack (2003). Reacciones de nombres: una colección de mecanismos de reacción detallados (2.ª ed.). Berlín, Heidelberg, Nueva York: Springer. pág. 9. ISBN 978-3-662-05338-6.
  4. ^ Matlin, Stephen A.; Sammes, Peter G.; Upton, Roger M. (1979). "La oxidación de amidas trimetilsililadas a ácidos hidroxámicos". Journal of the Chemical Society, Perkin Transactions I : 2481–2487 – vía CiteSeerX.
  5. ^ Smith (2020), Química orgánica de marzo , rxn. 16-3.
  6. ^ Wang, Zerong (2010). Reacciones y reactivos de nombres orgánicos completos . John Wiley & Sons, Inc., págs. 1772-1776. ISBN 9780471704508.
  7. ^ Hossain, MB; Eng-Wilmot, DL; Loghry, RA; an der Helm, D. (1980). "Dicroísmo circular, estructura cristalina y configuración absoluta del sideróforo férrico N,N',N"-triacetilfusarinina, FeC 39 H 57 N 6 O 15 ". Revista de la Sociedad Química Americana . 102 (18): 5766–5773. doi :10.1021/ja00538a012.
  8. ^ Abraham Shanzer, Clifford E. Felder, Yaniv Barda (2008). "Sideróforos naturales y biomiméticos basados ​​en ácido hidroxámico". En Zvi Rappoport, Joel F. Liebman (ed.). La química de las hidroxilaminas, oximas y ácidos hidroxámicos . PATAI'S Chemistry of Functional Groups. págs. 751–815. doi :10.1002/9780470741962.ch16. ISBN 9780470512616.{{cite book}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  9. ^ Agrawal, YK (1979). "Ácidos hidroxámicos y sus complejos metálicos". Russian Chemical Reviews . 48 (10): 948–963. Código Bibliográfico :1979RuCRv..48..948A. doi :10.1070/RC1979v048n10ABEH002422. S2CID  250857281.
  10. ^ Miller, Marvin J. (noviembre de 1989). "Síntesis y potencial terapéutico de sideróforos y análogos basados ​​en ácido hidroxámico". Chemical Reviews . 89 (7): 1563–1579. doi :10.1021/cr00097a011.
  11. ^ Farkas, Etelka; Buglyó, Péter (2017). "Capítulo 8. Complejos de plomo (II) de aminoácidos, péptidos y otros ligandos relacionados de interés biológico". En Astrid, S.; Helmut, S.; Sigel, RKO (eds.). Plomo: sus efectos sobre el medio ambiente y la salud . Iones metálicos en las ciencias de la vida. Vol. 17. de Gruyter. págs. 201–240. doi :10.1515/9783110434330-008. ISBN . 9783110434330. Número de identificación personal  28731301.
  12. ^ Marion, Christopher; Jordens, Adam; Li, Ronghao; Rudolph, Martin; Waters, Kristian E. (agosto de 2017). "Una evaluación de los colectores de hidroxamato para la flotación de malaquita". Tecnología de separación y purificación . 183 : 258–269. doi :10.1016/j.seppur.2017.02.056.
  13. ^ Jordens, Adam; Cheng, Ying Ping; Waters, Kristian E. (febrero de 2013). "Una revisión de la beneficiación de minerales que contienen elementos de tierras raras". Ingeniería de minerales . 41 : 97–114. Bibcode :2013MiEng..41...97J. doi :10.1016/j.mineng.2012.10.017.

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