아세토아세트산
아세토아세트산(영어: acetoacetic acid)은 화학식이 CH3COCH2COOH인 유기 화합물이다. β-케토뷰티르산(영어: β-ketobutyric acid), β-케토뷰탄산(영어: β-ketobutanoic acid), 3-옥소뷰티르산(영어: 3-oxobutyric acid), 3-옥소뷰탄산(영어: 3-oxobutanoic acid)이라고도 한다. 아세토아세트산은 가장 단순한 β-케토산이며, 이 부류의 다른 화합물들과 마찬가지로 불안정하다. 매우 안정한 메틸 에스터 및 에틸 에스터는 염료의 전구체로 산업적으로 대규모로 생산된다. 아세토아세트산은 약산이다.[3]
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| 이름 | |
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| 우선명 (PIN) 3-oxobutanoic acid[1] | |
| 별칭 diacetic acid | |
| 식별자 | |
3D 모델 (JSmol) | |
| ChEBI | |
| ChEMBL | |
| ChemSpider | |
| DrugBank | |
| KEGG | |
PubChem CID | |
| UNII | |
CompTox Dashboard (EPA) | |
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| 성질 | |
| C4H6O3 | |
| 몰 질량 | 102.089 g·mol−1 |
| 겉보기 | 무색 유성 액체 |
| 녹는점 | 36.5 °C (97.7 °F; 309.6 K) |
| 끓는점 | 분해됨 |
| 가용성 | |
| 유기 용매에서의 용해도 | 에탄올, 다이에틸 에터에 용해됨 |
| 산성도 (pKa) | 3.58[2] |
달리 명시된 경우를 제외하면, 표준상태(25 °C [77 °F], 100 kPa)에서 물질의 정보가 제공됨. | |
생화학
전형적인 생리 조건 하에서 아세토아세트산은 그의 짝염기인 아세토아세테이트(영어: acetoacetate)로 존재한다.
아세토아세트산은 간의 미토콘드리아에서 아세토아세틸-CoA로부터 생성된다. 먼저, 아세토아세틸-CoA는 다른 아세틸-CoA로부터 아세틸기를 첨가하여 β-하이드록시 β-메틸글루타릴-CoA(HMG-CoA)를 형성한 다음, 이것에서 아세틸-CoA가 떨어져 나와 아세토아세트산을 생성한다. 아세토아세틸-CoA는 지방산의 β 산화의 마지막 주기에서 생성되거나 싸이올레이스에 의해 촉매되는 반응에서 2분자의 아세틸-CoA로부터 생성될 수 있다.[4]
포유류에서 간에서 생성되는 아세토아세트산(다른 두 가지 케톤체와 함께)은 단식, 운동 또는 제1형 당뇨병을 앓는 동안 에너지원으로 혈류로 방출된다.[5] 먼저, 석시닐-CoA로부터 CoA가 효소적으로 아세토아세트산으로 전달되어 다시 아세토아세틸-CoA로 전환되고, 아세토아세틸-CoA는 싸이올레이스에 의해 2분자의 아세틸-CoA로 분해되고, 아세틸-CoA는 시트르산 회로로 들어간다. 심근과 콩팥 겉질은 포도당보다 아세토아세트산을 선호한다. 뇌는 단식 또는 당뇨병으로 인해 포도당 수치가 낮을 때 아세토아세트산을 사용한다.[4]
합성 및 특성
아세토아세트산은 다이케텐의 가수분해에 의해 제조될 수 있다. 아세토아세트산의 에스터는 다이케텐과 알코올 사이의 반응을 통해 유사하게 생성되며,[3] 아세토아세트산은 이들 화합물의 가수분해에 의해 제조될 수 있다.[6] 일반적으로 아세토아세트산은 0 °C에서 생성되고, 즉시 현장에서 사용된다.[7] 아세토아세트산은 적당한 속도로 다음과 같이 아세톤과 이산화 탄소로 분해된다.
- CH3C(O)CH2CO2H → CH3C(O)CH3 + CO2
산의 형태는 37 °C의 물에서 140분의 반감기를 갖는 반면, 염기의 형태(음이온)는 130시간의 반감기를 갖는다. 염기의 형태는 약 55배 더 느리게 반응한다.[8] 아세토아세트산은 pKa가 3.58인 약산(대부분의 알킬 카복실산과 유사)이다.
아세토아세트산은 케토-엔올 호변 이성질화를 나타내며, 엔올 형태는 확장된 컨쥬게이션 및 분자 내 수소 결합에 의해 부분적으로 안정화된다. 평형은 용매에 강하게 의존하는 데, 극성 용매(물에서는 98%)에서는 케토형이 지배적이며, 비극성 용매에서는 엔올형이 25~49%를 차지한다.[9]
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적용
아세토아세트산 에스터는 아세토아세틸화 반응에 사용되며, 이는 아릴라이드 옐로우 및 다이아릴라이드 안료의 제조에 널리 사용된다.[3] 에스터가 이 반응에서 사용될 수 있지만, 다이케텐은 또한 아세토아세틸화라고 불리는 과정에서 알코올 및 아민과 상응하는 아세토아세트산 유도체와 반응한다. 예를 들어, 4-아미노인데인과의 반응은 다음과 같다.[10]
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탐지
아세토아세트산은 당뇨병 환자의 소변에서 케톤산증[11]을 검사하고 케톤체생성성 식이요법 또는 저탄수화물 식이요법을 하는 사람들을 모니터링하기 위해 측정된다.[12][13] 이는 나이트로프루사이드 또는 유사한 시약으로 코팅된 딥스틱을 사용하여 수행된다. 아세토아세트산의 짝염기인 아세토아세테이트의 존재 하에서 나이트로프루사이드는 분홍색에서 보라색으로 변하고, 색의 변화는 육안으로 등급이 매겨진다. 이 검사에서는 신체에서 가장 풍부한 케톤인 β-하이드록시뷰티르산을 측정하지 않는다. 케톤산증의 치료 동안, β-하이드록시뷰티르산은 아세토아세트산으로 전환되기 때문에 치료가 시작된 후에는 검사가 유용하지 않으며[11] 진단시 거짓으로 낮을 수 있다.[14]