23. 24. H Y D R O K S Y K W A S Y i H A L O G E N O K W A S Y

Aleksander Kołodziejczyk, Krystyna Dzierzbicka Gdańsk 2012.09.

Hydroksykwasy są to związki organiczne zawierające zarówno grupę karboksylową, jak i hydroksylową. Wzajemne ułożenie tych grup może być 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, itd., mówimy wówczas odpowiednio o -, -, γ-, δ- i tym podobnych hydroksykwasach.

23.1 Występowanie

Hydroksykwasy pełnią ważna rolę biochemiczną i z tego powodu należą do popularnych związków naturalnych. Spotyka się zarówno hydroksykwasy alifatyczne, aromatyczne, jak i alifatyczno-aromatyczne. Do najbardziej znanych należą kwasy: glikolowy, mlekowy, winowy, jabłkowy, cytrynowy, askorbinowy, salicylowy i migdałowy.

Kwas glikolowy, czyli hydroksyetanowy znajduje się w niedojrzałych winogronach, w liściach dzikiej winorośli, burakach i innych roślinach.

Kwas mlekowy, systematycznie - 2-hydroksypropanowy występuje zarówno w formie D-, L-, jak i racemicznej. Powstaje głównie w procesie fermentacji cukrów, np. laktozy zawartej w mleku, a także powszechnie występującej glukozy. Znajduje się we krwi, mięśniach, żółci, nerkach i w innych częściach ciała zwierząt i ludzi. Jego zawartość w mięśniach wzrasta w trakcie wysiłku fizycznego i stąd się biorą tzw. zakwasy w mięśniach. Znalazł praktyczne zastosowanie jako środek antyseptyczny, do ochrony przeciwdrobnoustrojowej, do produkcji leków i produktów spożywczych, a także w przemyśle do kompleksowania jonów niektórych metali. Jest produkowany na skalę przemysłową.

Kwas (-)-(S,S)-winowy (2,3-dihydroksybutanodiowy) rzadko występuje w naturze, natomiast jego stereoizomer (+)-(R,R)- jest szeroko rozpowszechniony w roślinach i owocach. Racemiczny kwas winowy powstaje w trakcie fermentacji moszczu winogronowego - osadza się na dnie naczyń fermentacyjnych w postaci kamienia winnego.

Kwas (-)-(S)-jabłkowy, składnik wielu owoców został wyizolowany z soku jabłkowego już w 1785 r. Stanowi produkt pośredni w niektórych procesach biochemicznych, np. w cyklu kwasu cytrynowego. Służy do impregnacji materiałów (papieru) stosowanych do pakowania żywności.

Kwas L-askorbinowy (witamina C) jest produkowany powszechnie przez rośliny wyższe i wiele organizmów zwierzęcych. Organizm ludzki go nie wytwarza, dlatego musi być dostarczany wraz z pożywieniem, jako witamina. Jego brak lub niedobór wywołuje szkorbut i inne dolegliwości. W dużym stężeniu znajduje się w soku owoców cytrusowych, owocach dzikiej róży, jagodach i naci pietruszki. Rozkłada się pod wpływem światła, łatwo ulega autooksydacji, szczególnie w obecności śladów jonów metali ciężkich, np. żelaza. Syntetyczny izomer D- jest biologicznie nieaktywny.

Kwas cytrynowy (kwas 2-hydroksypropano-1,2,3-trikarboksylowy) występuje w każdym organizmie jako produkt pośredni cyklu kwasu cytrynowego. Organizm dorosłego człowieka wytwarza go około 2 kg dziennie. Jest szeroko rozpowszechniony w świecie roślin, w soku cytrynowym jego stężenie dochodzi do 5-7%. Wytwarzany jest na skalę przemysłową z cukrów, metodą fermentacyjną. Służy do zakwaszania napojów orzeźwiających, używany jest jako antykoagulant produktów emulsyjnych, znalazł także zastosowanie w galwanizacji.

Kwas D-(-)-migdałowy [kwas (R)-2-hydroksy-fenylooctowy] w postaci nitrylu stanowi część amigdaliny, glikozydu obecnego w gorzkich migdałach i innych pestkach. Oba jego enancjomery służą do rozdzielania racemicznych amin i alkoholi.

Znanych jest kilka popularnych hydroksyaminokwasów (np., seryna, hydroksylizyna, hydroksyprolina, tyrozyna i inne). Pośród naturalnych hydroksykwasów należy wymienić także kwasy hydroksytłuszczowe (np. kwas rycynolowy - (R)-12-hydroksy-(Z)-oktadec-9-enowy - składnik triglicerydów oleju rycynowego), hydroksykwasy występujące w woskach czy kwasy mykolinowych - składnikach ściany komórkowej bakterii.

Kwas salicylowy (2-hydroksybenzoesowy) i 4-hydroksybenzoesowy są przedstawicielami naturalnych hydroksykwasów aromatycznych. Kwas salicylowy jest składnikiem wielu ziół, jego estry znajdują się w olejkach eterycznych i w korze niektórych drzew, np. wierzby, a jego pochodna - aspiryna, czyli kwas O-acetylosalicylowy należy do najstarszych, wciąż popularnych leków syntetycznych. Kwas 4-hydroksybenzoesowy jest istotnym prekursorem ubichinonów (witamin K) oraz niektórych pigmentów bakteryjnych.

Do popularnych hydroksykwasów należą pochodne cukrów: kwasy onowe (inaczej aldonowe), uronowe i arowe. Kwasy onowe i arowe są kwasami głównie syntetycznymi, natomiast kwas glukuronowy (uronowy) bierze czynny udział w oczyszczaniu organizmu z niektórych toksyn. Tworzy z nimi rozpuszczalne w wodzie pochodne, a przez to możliwe do usunięcia wraz z moczem. Nazwa uronowe wywodzi się od tego, że kwasy te zostały wykryte w moczu (urynie). Kwas galakturonowy jest składnikiem pektyn i agaru (policukrów).

Do pochodnych cukrów należy też wspomniany wyżej kwas askorbinowy, czyli witamina C.

Kwasy żółciowe to także hydroksykwasy, pochodne sterydów, należą do nich kwas cholowy, deoksycholowy i litocholowy.

23.2 Nomenklatura

Hydroksykwasy najczęściej nazywa się sposobem podstawnikowym, polegającym na dołączeniu przedrostka hydroksy- (wraz z odpowiednim lokantem) do rdzenia nazwy.

Wiele zwyczajowych nazw naturalnych hydroksykwasów jest włączone do nazewnictwa systematycznego, np. kwas migdałowy, cytrynowy, jabłkowy, salicylowy i wiele innych.

23.3 Otrzymywanie

23.3.1 Hydroliza halogenokwasów

Substratem w tej metodzie są kwasy karboksylowe, które w reakcji Hella-Volharda-Zielińskiego przeprowadza się w -halogenokwasy, a następnie hydrolizuje do -hydroksykwasów.

23.3.2 Reakcja Reformackiego

Z -bromoestrów i związków karbonylowych (aldehydów lub ketonów) w obecności cynku otrzymuje się -hydroksyestry, a z nich poprzez ostrożną hydrolizę powstają kwasy -hydroksykarboksylowe.

Tworzący się przejściowo związek cynkoorganiczny (np. BrZnCH₂COOEt), przypomina związek Grignarda, jest jednak od niego mniej reaktywny - reaguje z aldehydami i ketonami, ale nie z estrami. Produkt addycji związku cynkoorganicznego do aldehydu lub ketonu po zakwaszeniu zostaje przekształcony w -hydroksyester, a z niego po hydrolizie powstaje -hydroksykwas.

Produkty reakcji Reformackiego mogą być przekształcane w inne związki, w tym nienasycone i nasycone estry, a z nich oczywiście w odpowiednie kwasy.

W reakcji Reformackiego biorą udział jedynie -halogenokwasy (nie - i dalsze).

23.3.3 Reakcja cyjanohydrynowa i hydroliza cyjanohydryn

Aldehydy i ketony w reakcji z cyjanowodorem zostają przekształcane w cyjanohydryny (-hydroksynitryle), z których po hydrolizie tworzą się -hydroksykwasy.

Poprzez odpowiednią cyjanohydrynę otrzymuje się racemiczny kwas migdałowy lub jego analogi.

Po hydrolizie produktu reakcji CH2O z HCN powstaje kwas glikolowy.

Ten sam związek można otrzymać z kwasu octowego poprzez chlorowanie i hydrolizę kwasu chlorooctowego.

Z ketonów poprzez cyjanohydryny można otrzymać rozgałęzione -hydroksykwasy. Powstałe w tej reakcji kwasy -hydroksykarboksylowe znacznie trudniej ulegają dehydratacji niż -hydroksykwasy czy inne związki -hydroksykarbonylowe, ale w odpowiednio drastycznych warunkach można je przekształcić w kwasy nienasycone.

23.3.4 Z aminokwasów w reakcji z kwasem azotowym (III)

-Aminokwasy pod wpływem HNO₂ ulegają przekształceniu w -hydroksykwasy. Produktem pośrednim jest odpowiedni kwas diazokarboksylowy. Reakcja przypomina otrzymywanie fenoli z amin aromatycznych. Kwasy diazokarboksylowe są stosunkowo trwałe, np. diazooctan etylu powstający z estru glicyny pod wpływem HNO₂ może być wyizolowany. Takiej reakcji nie ulegają zwykłe aminy alifatyczne.

23.3.5 Redukcja oksokwasów

Redukcję oksokwasów do hydroksykwasów można przeprowadzić selektywnie, chociażby za pomocą tetrahydroboranu sodu.

Podczas redukcji chemicznej oksokwasu bez udziału czynników chiralnych powstają wyłącznie hydroksykwasy racemiczne. Natomiast enzymatyczna redukcja oksokwasów prowadzi do określonego enancjomeru.

Konfiguracja produktu zależy od enzymu biorącego udział w reakcji. W naturze występują oba izomery kwasu mlekowego.

Racemiczny kwas mlekowy, podobnie jak i inne racemiczne chiralne kwasy można rozdzielić na enancjomery poprzez krystalizację ich soli z chiralnymi aminami (zasadami). Sole kwasów racemicznych z zasadami achiralnymi są nieprzydatne do tego celu.

Oba składniki racemicznego mleczanu metyloamoniowego mają w środowisku achiralnym te same właściwości chemiczne i fizyczne, a tym samym nie są podatne na rozdzielenie za pomocą zwykłych sposobów fizycznych. Natomiast kwas racemiczny z enancjomeryczną zasadą tworzy sole distereoizomeryczne, które zwykle różnią się, np. rozpuszczalnością w odpowiednio dobranym rozpuszczalniku i można je rozdzielić przez krystalizację.

Znane są również inne sposoby rozdzielania racemicznych związków, np. poprzez:

- chromatografię chiralną;

- elektroforezę chiralną;

- tworzenie i rozdzielanie diastereoizomerycznych pochodnych;

- przemiany enzymatyczne lub

- krystalizację spontaniczną

23.4 Początki stereochemii

Odkrycie enancjomerów i tym samym stworzenie podstaw stereochemii przypisuje się L. Pasteurowi.

Louis Pasteur (1822-1895); ur. w Dôle, Francja; studia w Arbois, Besancon, prof. w Dijon, Strasbourgu, Lille i École Normale Supěrieure.

23.4.1 Odkrycia Pasteura

Pasteur ukończył studia chemiczne ze słabą oceną, ponieważ miał bardzo rozległe zainteresowania i nie był w stanie skupić się na określonym kierunku. Jedną z dziedzin, która go pasjonowała była krystalografia. Krystalizował między innymi sole kwasu winowego. Podczas rekrystalizacji winianu sodowo-amonowego z roztworu wodnego w temperaturze zbliżonej do pokojowej, zauważył w otrzymanym osadzie dwa rodzaje bardzo podobnych do siebie kryształów. Różniły się jedynie tak, jak różni się przedmiot od swojego odbicia w lustrze. Ich wzajemne relacje przypominały dwie dłonie - lewą i prawą. Pasteur rozdzielił te kryształy od siebie za pomocą pęsety i stwierdził, że ich skład chemiczny, a także właściwości fizykochemiczne były identyczne. Różniły się jedynie znakiem skręcalności właściwej.

Roztwór o tym samym stężeniu sporządzony z kryształów jednego rodzaju skręcał światło spolaryzowane w polarymetrze o ten sam kąt, lecz w przeciwną stronę w porównaniu do roztworu sporządzonego z kryształków drugiego rodzaju. Jedna odmiana winianu sodowo-amonowego skręcała zatem, płaszczyznę światła spolaryzowanego w prawo (+), a druga w lewo (-). Zostały one nazwane prawoskrętną i lewoskrętna odmianą. Obie odmiany zmieszane razem traciły zdolność skręcania płaszczyzny światła spolaryzowanego i podobnie jak przed rozdzieleniem stawały się optycznie nieczynne. Taką mieszaninę określono mieszaniną racemiczną. Ponieważ obie odmiany soli miały identyczny skład chemiczny, Pasteur upatrywał ich odmienne właściwości optyczne w odmiennym ułożeniem w przestrzeni czterech różnych podstawników przy czterowiązalnym atomie węgla. Tą hipotezą znacznie wyprzedził poglądy współczesnych mu uczonych.

Samoistne rozdzielenie mieszaniny racemicznej, czyli to, co udało się Pasteurowi jest niezwykle rzadkim zjawiskiem. Zwykle dochodzi do tego przy współudziale czynnika chiralnego.

Znacznie później udowodniono, że odmienne właściwości optyczne izomerów winianu sodowo-amonowego wynikają z różnic w budowie przestrzennej cząsteczki kwasu winowego. W wyniku innego przestrzennego ułożenia podstawników przy C2 i C3 kwasu winowego powstają trzy jego odmiany: lewoskrętna (-), prawoskrętna (+) i optycznie nieczynna (±) zwana kwasem mezo-winowym.

23.4.2 Właściwości fizykochemiczne

Właściwości fizykochemiczne (oprócz kierunku skręcalności światła spolaryzowanego - []_D) kwasów (-) i (+)-winowego są identyczne, kwas mezo-winowy różni się od nich, inne właściwości ma też mieszanina racemiczna (±), pomimo tego, że składa się z jednakowych ilości kwasów (-) i (+). Ta mieszanina racemiczna zachowuje się, zatem jakby była odmiennym, jednorodnym związkiem chemicznym, a nie mieszaniną. Z tego powodu tego typu mieszaninę nazywa się często krótko racematem. Nie zawsze tak jest, zwykle mieszanina racemiczna zachowuje się tak, jakby była mieszaniną dwóch różnych związków, świadczy o tym chociażby obniżenie jej temperatury topnienia w porównaniu z tt. czystych enancjomerów.

Wybrane właściwości stereoizomerów kwasu winowego Tabela 23.1

Stereoizomer	tt. [^oC]	Skręcalność []D	Gęstość [g/cm^3]	Rozpuszczalność [g/100 ml wody] w 20^oC
(S,S)-(+)	168-170	+12	1,7598	139,0
(R,R)-(-)	168-170	-12	1,7598	139,0
(R,S)-mezo	146-148	0	1,6660	125,0
(R,R/S,S)-(±)	206	0	1,7880	20,6

Przypomnienie: symbole (R) i (S) oznaczają tzw. konfigurację absolutną, oznaczoną wg reguły Cahna-Ingolda-Preloga, zaś D- i L- konfigurację względną (względem aldehydu glicerynowego) określaną wg reguły Fischera. Natomiast symbole (+) i (-) wskazują kierunek kąta skręcenia płaszczyzny światła spolaryzowanego.

Enancjomery są stereoizomerami, których cząsteczki mają się do siebie jak odbicia lustrzane. Distereoizomery zaś są też stereoizomerami, ale ich cząsteczki nie odpowiadają odbiciom lustrzanym.

Kierunek skręcalności płaszczyzny światła spolaryzowanego zależy od właściwości podstawników wokół chiralnego atomu węgla, a nie od konfiguracji. Skręcalność właściwa []_D zarówno dla enancjomerów (R) i (S), podobnie jak D- i L- może przyjmować wartości dodatnie lub ujemne.

Estryfikacja kwasu (+)-mlekowego metanolem nie zmieniła konfiguracji związku, natomiast kierunek skręcalności właściwej []_D estru przyjął znak przeciwny - (-).

Kierunek i wartość bezwzględna skręcalności właściwej jest stałą fizyczną, charakterystyczną dla określonego związku; nie ma prostej zależności pomiędzy skręcalnością właściwą a konfiguracją, poza przeciwnymi znakami skręcalności właściwej enancjomerów.

Reakcjom związków chiralnych może towarzyszyć retencja (zostaje zachowana konfiguracja), inwersja (produkt ma zmienioną konfigurację w stosunku do substratu) lub racemizacja (połowa produktu przyjmuje konfigurację przeciwną do konfiguracji substratu). Oczywiście mogą być sytuacje pośrednie. Zwykle reakcje, w których dochodzi do zmian konstytucyjnych z dala od centrum chiralnego nie wpływają na konfigurację. Reakcje biegnące na centrum chiralnym wg mechanizmu S_N2 zachodzą z inwersją konfiguracji, a mechanizm S_N1 często bywa przyczyną racemizacji.

W reakcjach, w których tworzy się nowe centrum chiralne bez udziału czynników chiralnych (chiralnych substratów, chiralnych katalizatorów, czy chiralnego rozpuszczalnika) powstaje produkt racemiczny. Bromowanie kwasu propanowego prowadzi do racemicznego kwasu 2-bromopropanowego, a z niego w wyniku hydrolizy tworzy się racemiczny kwas mlekowy.

Podobnie racemiczny produkt powstaje w wyniku katalitycznej redukcji kwasu pirogronowego.

Pasteur postawił hipotezę wyjaśniającą przyczynę przeciwnych znaków skręcalności właściwej enancjomerów. Zjawisko to tłumaczył różnym ułożeniem w przestrzenni podstawników wokół chiralnego atomu węgla. Jego hipoteza znacznie wyprzedzała epokę, w której żył - dla współczesnych mu uczonych była niezrozumiała. Dużo czasu upłynęło zanim została powszechnie zaakceptowana, ale nadal nie znano sposobu ustalenia i zapisywania ułożenia atomów (podstawników) w przestrzeni wokół chiralnego atomu węgla.

23.4.3 Konfiguracja względna

W 1891 r. E. Fischer zaproponował, żeby umownie przyjąć konfigurację (ułożenie w przestrzeni) dodatnio skręcającego aldehydu glicerynowego jako D-, a aldehydu (-)-glicerynowego jako L-. W ten sposób można było zapisać za pomocą płaskich wzorów przestrzenne zróżnicowanie cząsteczek - aldehydu D-(+)-glicerynowego i L-(-)-glicerynowego.

Konfigurację innych związków chiralnych określano na podstawie porównania ich konfiguracji z konfiguracją aldehydu glicerynowego. Z tego powodu, tak oznaczana konfiguracja była konfiguracją względną (względem aldehydu glicerynowego). Określanie konfiguracji innych związków dokonywano za pomocą reakcji o znanej stereochemii (biegnących z retencją albo z inwersją) prowadzących z aldehydu glicerynowego do porównywanego związku lub odwrotnie - z badanego związku otrzymywano aldehyd glicerynowy. Ten sposób oznaczania konfiguracji względnej nosił nazwę korelacji konfiguracji.

Fischer przyjął arbitralnie, że aldehyd D-glicerynowy, ma grupę hydroksylową po prawej stronie, jak na projekcji powyżej, a enancjomer L- po lewej stronie. Sposób zobrazowania cząsteczki, nazywany projekcją Fischera, polega na tym, że na powierzchnię kartki (ekranu, tablicy) robiony jest rzut cząsteczki ułożonej w ten sposób, że najbardziej utleniony atom węgla znajduje się u góry, a pozostałe atomy C w jednej płaszczyźnie pod nim. Należy sobie zdawać sprawę z tego, że na tym rzucie atomy (podstawniki) ułożone poziomo w cząsteczce realnej znajdują się nad płaszczyzną w stosunku do atomu chiralnego, a ułożone pionowo pod nim.

23.4.4 Konfiguracja absolutna

W roku 1951 okazało się, że założenia Fischera, co do rozmieszczenia podstawników wokół chiralnego atomu węgla odpowiadają rzeczywistej cząsteczce aldehydu glicerynowego. Od tego czasu mówi się o konfiguracji absolutnej, czyli takiej, jaka występuje w rzeczywistości. Prawdopodobieństwo, że założenie Fischera będzie zgodne z rzeczywistością wynosiło 50%.

23.4.5 Korelacja konfiguracji

Konfigurację względną kwasów winowych określono w wyniku szeregu reakcji prowadzących od aldehydu D-glicerynowego poprzez odpowiednią cyjanohydrynę do odpowiedniego kwasu winowego.

Konfiguracja kwasu D-(-)-mlekowego czy (+)-izoseryny została określona też za pomocą korelacji do konfiguracji aldehydu D-glicerynowego.

W 1951 r. J.M. Bijvoet stwierdził za pomocą rentgenografii, że aldehyd D-glicerynowy faktycznie ma taką konfigurację, jaką zaproponował E. Fischer. Tak więc, uprzednio określone konfiguracje względne innych związków poprzez korelacje z konfiguracją aldehydu D-glicerynowego odpowiadają konfiguracji bezwzględnej.

23.5 Właściwości fizykochemiczne hydroksykwasów

Hydroksykwasy zwykle są substancjami krystalicznymi. Kwas glikolowy (HOCH₂COOH) topnieje w temperaturze 75-80^oC, natomiast t.t. enancjomerów kwasu mlekowego wynosi 25-26^oC, a kwasu (R)-jabłkowego 101^oC, zaś jego racematu 131-132^oC. Komercyjny kwas mlekowy dostępny jest w postaci stężonych (np. 90%) roztworów wodnych. Niższe hydroksykwasy są dobrze rozpuszczalne w wodzie. Dzięki obecności grupy hydroksylowej hydroksykwasy są lepiej rozpuszczalne w wodzie niż kwasy alkano- czy arenokarboksylowe. Hydroksykwasy alifatyczne są silniejszymi kwasami niż kwasy alkanowe, np. K_a kwasu glikolowego wynosi 1,5^.10^-4, w porównaniu do K_a kwasu octowego - 1,76^.10^-5. Wzrost kwasowości wywołany jest efektem indukcyjnym -I funkcji hydroksylowej. Natomiast efekt mezomeryczny +M tej funkcji osłabia moc kwasów hydroksyarenowych; K_a kwasu p-hydroksybenzoesowego wynosi 3,3^.10^-5, a benzoesowego 6,5^.10^-5.

Zapach niższych hydroksykwasów jest ostry, drażniący.

23.6 Właściwości chemiczne

Reaktywność hydroksykwasów wynika z obecności dwóch grup funkcyjnych - hydroksylowej i karboksylowej. Z tego powodu z kwasami mogą tworzyć estry na grupie hydroksylowej, a z alkoholami - estry na grupie karboksylowej. Ich właściwości chemiczne zależą od wzajemnego położenia obu grup funkcyjnych. Charakterystyczną reakcją dla -hydroksykwasów jest tworzenie cyklicznych pochodnych zwanych laktydami, -hydroksykwasy ulegają dehydratacji do ,-nienasyconych kwasów, zaś γ- i δ- łatwo przekształcają się w wewnętrzne estry, czyli laktony.

Powolna destylacja kwasu mlekowego pod zmniejszonym ciśnieniem, przedstawiciela -hydroksykwasów, prowadzi do sześcioczłonowego dilaktonu, który został nazwany laktydem. Powstaje on z połączenia dwóch cząsteczek -hydroksykwasu i wydzielenia dwóch cząsteczek wody. Jest to reakcja estryfikacji.

Kwasy -hydroksykarboksylowe, zarówno kwas glikolowy, jak i mlekowy odwadniane w temperaturze pokojowej tracą wodę przechodząc polimeryczne estry liniowe.

Ogrzewanie -hydroksykwasów powoduje ich dehydratację prowadzącą do ,-nienasycownych kwasów karboksylowych.

Z kwasów γ- i δ-hydroksykarboksylowych podczas ogrzewania powstają odpowiednio pięcio- lub sześcioczłonowe estry cykliczne zwane laktonami.

Utlenianie hydroksykwasów prowadzi do oksokwasów, przy czym z -hydroksykwasów powstają kwasy dikarboksylowe.

24.1 HALOGENOKWASY

Halogenokwasy, to kwasy zawierające atom halogenu w łańcuchu bocznym; należy je odróżniać od halogenków kwasowych, w których halogen zastępuje grupę -OH w funkcji karboksylowej. Z uwagi na wzajemne położenie halogenu i funkcji karboksylowej rozróżnianie są -, - γ-halogenokwasy i inne.

Właściwości halogenokwasów zależą od wzajemnego ułożenia obu grup funkcyjnych - najreaktywniejsze w reakcjach S_N są -halogenokwasy. Atomy halogenów oddziałują indukcyjnie na grupę karboksylową zwiększając jej kwasowość - najbardziej kwaśne są również -halogenokwasy.

24.1.1 Otrzymywanie

Chloro- i bromokwasy zawierające atom halogenu w położeniu  otrzymuje się w reakcji halogenowania kwasów karboksylowych w obecności czerwonego fosforu, w przemianie zwanej reakcją Hella-Volharda-Zielińskiego.

Jodokwasy najłatwiej powstają z chlorokwasów w reakcji z jodkiem potasu w acetonie. Jodek potasu jest rozpuszczalny w acetonie, natomiast chlorek potasu nie. Dochodzi do wymiany chloru na jod, a wytrącanie się z roztworu nierozpuszczalnego chlorku potasu przesuwa równowagę na korzyść jodokwasu.

24.1.2 Właściwości chemiczne

Halogenokwasy (za wyjątkiem fluorokwasów, które są praktycznie niereaktywne) łatwo ulegają hydrolizie do hydroksykwasów.

Atom halogenu w halogenokwasach można wymienić na grupę -NO₂ otrzymując nitrokwasy obok azotynów hydroksykwasów [estrów kwasu azotowego (III)]. Jon NO₂^- jest odczynnikiem ambidentnym, tzn. że ma dwa centra aktywne i do reakcji dochodzi na atomie N lub/i O.

-Nitrokwasy łatwo ulegają dekarboksylacji.

24.1.2.1 Reakcja Reformackiego

Służy do otrzymywania -hydroksyestrów z -halogenoestrów i związków karbonylowych w obecności cynku. Biegnie ona poprzez związki cynkoorganiczne. Reakcja Reformackiego została przedstawiona w podrozdziale dotyczącym otrzymywania hydroksykwasów.

24.1.2.2 Reakcje S_E halogenokwasów

Reakcje substytucji nukleofilowej halogenokwasów prowadzą jeszcze do wielu innych pochodnych. Poniższy schemat przedstawia produkty, jakie można otrzymać z halogenoestrów.

Zadanie: nazwij produkty powstające z halogenokwasów w reakcji substytucji nukleofilowej.

1

---