ما هي مشتقات الأحماض الكربوكسيلية؟
هي عبارة عن مجموعات وظيفية، وهي تشمل الأحماض الكربوكسيلية نفسها والكربوكسيلات (أحماض كربوكسيلية منزوعة البروتين) والأميدات والإسترات والثيويستر والفوسفات الأسيل. لا توجد أي من هيدريدات حمض الكربوكسيل وكلوريدات الحمض التي تندرج أيضًا ضمن فئة مشتقات حمض الكربوكسيل، بشكل عام في الجزيئات الحيوية، ولكنّها مواد وسيطة مفيدة في التوليف المختبري.
يمكن تمييز مشتقات حمض الكربوكسيل عن الألدهيداتوالكيتونات من خلال وجود مجموعة تحتوي على ذرة غير متجانسة كهربية – عادةً أكسجين أو نيتروجين أو كبريت – مرتبطة مباشرةً بكربونيل الكربون. يمكن التفكير في مشتق حمض الكربوكسيل على أنّه له وجهان جانب واحد هو مجموعة الأسيل؛ وهي مجموعة الكاربونيل بالإضافة إلى مجموعة الألكيل (R) المرفقة، في الحالات المحددة التي يكون فيها (R) عبارة عن هيدروجين أو ميثيل يستخدم الكيميائيون المصطلحين فورميل ومجموعة أسيتيل على التوالي. الجانب الآخر هو المجموعة المرتبطة بالذرة غير المتجانسة.
أهم مشتقات الأحماض الكربوكسيلية:
البوليستر:
عندما يتم أسترة حمض الكربوكسيل مع مجموعتين من الكربوكسيل بكحول يحتوي على مجموعتين من الهيدروكسيل يمكن صنع سلاسل طويلة تسمى بوليستر. بعض هذه المواد لها استخدامات صناعية كبيرة. في المثال الأكثر أهمية يتم أسترة حمض تريفثاليك حمض ثنائي الكربوكسيل مع الإيثيلين جلايكول. يمكن صهر البوليستر الخام وبثقه ثم سحبه على البارد لتشكيل ألياف نسيج بوليستر داكرون وتتمثل سماته البارزة في صلابته، (حوالي أربعة أضعاف تلك الموجودة في النايلون 6،6) وقوة شد عالية جدًا ومقاومة ملحوظة للتجعد والتجاعيد.
نظرًا لأنّ ألياف البوليستر الداكرون المبكرة كانت قاسية للمس بسبب صلابتها فعادةً ما تم مزجها بالقطن أو الصوف لصنع ألياف نسيج مقبولة. أنتجت تقنيات التصنيع المحسّنة ألياف نسيج بوليستر داكرون أقل قسوة، ويتم تصنيع (PET) أيضًا في حاويات المشروبات البلاستيكية القابلة لإعادة التدوير فيلم مايلر، وتُستخدم أوراق مايلر في أفلام التصوير الفوتوغرافي وتوفر الدعم للأشرطة الصوتية وشرائط الفيديو.
البولي كربونات:
أكثرها شيوعًا هو ليكسان وهي فئة من البوليسترات الهندسية المهمة تجاريًا ويتشكل ليكسان عن طريق التفاعل بين ملح ثنائي الصوديوم من ثنائي الفينول أ والفوسجين. ليكسان عبارة عن بوليمر قوي وشفاف ذو تأثير عالٍ وقوة شد ويحتفظ بخصائصه على نطاق واسع من درجات الحرارة. لقد وجد استخدامًا كبيرًا في المعدات الرياضية مثل خوذات الدراجات وكرة القدم والدراجات النارية وعربات الثلج، بالإضافة إلى أقنعة الوجه لممارسي رياضة الهوكي والبيسبول، بالإضافة إلى ذلك فهي تستخدم في صنع أغلفة خفيفة ومقاومة للصدمات للأجهزة المنزلية ومعدات السيارات والطائرات، وتستخدم في صناعة زجاج الأمان والنوافذ غير القابلة للكسر.
تشمل المشتقات الحمضية الأخرى الهيدرازيد والأحماض الهيدروكسامية وأزيدات الأسيل. تُشتق هذه المركبات رسميًا من الأحماض الكربوكسيلية، وعلى التوالي الهيدرازين، الهيدروكسيل أمين وحمض الهيدروكسيل.
إسترات الأحماض الكربوكسيلية:
المجموعة الوظيفية لإستر الكربوكسيل هي مجموعة أسيل مرتبطة بـ (OR) أو (OAr)، حيث تمثل (R) مجموعة ألكيل وتمثل (Ar) مجموعة أريل. يتم اشتقاق كل من (IUPAC) والأسماء الشائعة للإسترات من أسماء الأحماض الكربوكسيلية الأصل، ويتم تسمية مجموعة الألكيل أو الأريل المرتبطة بالأكسجين أولاً متبوعة باسم الحمض الذي يتم فيه استبدال اللاحقة (-ic acid) بـ (-ate).
كثيرًا ما يتم تجنب مشكلة التوازن المرتبطة باسترة فيشر عن طريق معالجة الكحول، باستخدام كلوريد الأسيل المقابل أو أنهيدريد بدلاً من حمض الكربوكسيل. عادةً ما تكون الغلات في هذه الحالات عالية جدًا، ولا يلزم وجود محفز ولا يمكن عادة صنع استرات الفينول (RCOOAr) مباشرة من الأحماض الكربوكسيلية، وفي هذه الحالات من الضروري البدء بكلوريد الأسيل أو أنهيدريد.
يمكن أيضًا أن تتحلل الإسترات في ظروف حمضية، لكن التحلل المائي في ظل الظروف الأساسية مفضل بشكل عام؛ لأنّه غير قابل للعكس. تعطي العملية الحمضية – عكس أسترة فيشر – مزيجًا متوازنًا من مركبات البداية والمنتجات. التحلل المائي هو القاعدة يسمى التصبن؛ لأنّ الصابون كان يُصنع دائمًا عن طريق تسخين الدهون، (وهي استرات كربوكسيلية) بالماء ومادة أساسية (رماد الخشب في الأصل). الصابون عبارة عن مزيج من أملاح الأحماض الدهنية طويلة السلسلة. سواء تم تحللها بحمض أو قاعدة فإنّ المنتجات هي حمض الكربوكسيل المقابل (أو ملحها) والكحول. يمكن أيضًا تحويل إسترات الكربوكسيل إلى أميدات عن طريق التسخين بالأمونيا أو أمين.
Ketorolac:
كيتورولاك مشتق من حمض الكربوكسيل البيروليزين هو عقار فعال غير ستيرويدي مضاد للالتهابات (NSAID). يرتبط هيكليًا ودوائيًا بالإندوميتاسين والزوميبيراك والتولميتين ويتم تسويقه على أنّه رفيق السباق، حيث يُنسب نشاطه بشكل أساسي إلى (S-enantiomer) له نشاط مسكن وخافض للحرارة ومضاد للالتهابات، ولكنّه يستخدم بشكل أساسي كمسكن في الإدارة قصيرة المدى للألم المعتدل إلى الشديد، وتمّ تطويره للاستخدام عن طريق الفم والحقن، وهو متوفر تجارياً كملح تروميثامين، ممّا يعزز قابليته للذوبان في الماء.
