Гидроксамовые кислоты — класс органических соединений, которые содержат функциональную группу RC(O)N(OH)R', где R и R' — углеводородные радикалы. Фактически они представляют собой амиды (RC(O)NHR'), у которых один атом водорода при азоте замещён на гидроксил. Часто используются как хелатирующие агенты металлов. Обладают таутомерией, могут обратимо переходить в гидроксииминовую форму^[1].

История

Впервые гидроксамовую кислоту удалось получить в 1869 г. в лаборатории Вильгельма Лоссена. В результате взаимодействия этилоксалата и гидроксиламина была получена оксалогидроксамовая кислота. Чуть позже удалось получить смесь моно-, ди- и трибензоиловых производных гидроксамовых кислот в результате реакции гидроксиламина с хлорангидридом бензойной кислоты^[1].

Синтез и реакции

Гидроксамовые кислоты обычно получают из сложных эфиров или хлорангидридов карбоновых кислот. Например, синтез бензогидроксамовой кислоты идёт в соответствии со следующим уравнением реакции^[2]:

C₆H₅CO₂Me + NH₂OH → C₆H₅C(O)NHOH + MeOH

Также гидроксамовые кислоты могут быть получены из альдегидов при помощи реакции Анджели — Римини^[en].

Наиболее известная реакция с участием гидроксамовых кислот — это перегруппировка Лоссена. Алкилирование приводит к образованию сложных алкиловых эфиров гидроксамовых кислот, а ацилирование хлорангидридами карбоновых кислот — ацильных производных гидроксамовых кислот^[1].

Физические свойства

Ароматические гидроксамовые кислоты — относительно стабильные кристаллические твердые вещества. В целом, гидроксамовые кислоты — менее сильные кислоты, чем соответствующие им карбоновые (рК около 9)^[1].

Координационная химия и биохимия

• Галерея
• Феррихром

• Дефероксамин

• Родоторулиевая кислота

В области координационной химии гидроксамовые кислоты используются в качестве лигандов^[3]. Депротонируясь, они превращаются в бидентатные лиганды гидроксоматы, которые связывают ионы металлов. Сродство гидроксоматов к ионам трёхвалентного железа настолько велико, что в результате эволюции у живых организмов появилось целое семейство гидроксамовых кислот, которые функционируют как лиганды и переносчики ионов железа. Таки вещества называются сидерофоры^[en] и используются для поглощения ионов железа всеми бактериями и растениями. Использование этих веществ позволяет растворить нерастворимые соединения трёхвалентного железа. Образовавшиеся комплексы затем транспортируются в клетку, где Fe³⁺ восстанавливается до Fe²⁺. Сродство гидроксоматов к Fe²⁺ значительно меньше, чем к Fe³⁺, поэтому ион двухвалентного железа легко диссоциирует из такого комплекса. У двудольных, не злаковых и дрожжей восстановление сидерофоров осуществляется внеклеточно, а в клетку поступает свободный ион Fe²⁺. У злаков, остальных грибов и бактерий сидерофор транспортируется в клетку целиком, и лишь затем подвергается восстановлению^[4].

Использование

Гидроксамовые кислоты широко используются для флотации редкоземельных минералов. Они применяются для концентрирования и экстракции руд, которые затем подвергаются дальнейшей обработке. Некоторые гидроксамовые кислоты (например, вориностат, белиностат, панобиностат и трихостатин А) являются ингибиторами гистондеацетилазы и поэтому обладают антираковыми свойствами. Дефероксамин, — природное производное гидроксамовой кислоты, — используется в качестве противоядия при отравлении железом. Ещё одна природная гидроксамовая кислота — Фосмидомицин, это ингибитор 1-деокси-D-ксилулозо-5-фосфат редуктоизомеразы (ДКФ редуктоизомераза), а салицилгидроксамовая кислота ингибирует альтернативную оксидазу растений и грибов. Кроме того, ведутся исследования по использованию гидроксамовых кислот для переработки отработанного ядерного топлива.

Примечания