ЭСБЕ/Молочная кислота

Материал из Викитеки — свободной библиотеки
Перейти к навигации Перейти к поиску

Молочная кислота
Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона
Brockhaus Lexikon.jpg Словник: Михаила орден — Московский Телеграф. Источник: т. XIXa (1896): Михаила орден — Московский Телеграф, с. 669—672 ( скан )
 Википроекты: Wikipedia-logo.png Википедия


Молочная кислота (ас. lactique, lactic ас., Milchsäure, хим.), иначе α-оксипропионовая или этилиденмолочная кислота — С3Н6О3 = СН3.СН(ОН).СООН (ср. Гидракриловая кислота, VIII, 637); известны три кислоты, отвечающие этой формуле, а именно: оптически недеятельная (М. кислота брожения), соответствующая виноградной кислоте (см. Винная кислота, VI, 424), и две оптически деятельные: правая М. кислота и левая М. кислота. Недеятельная М. кислота открыта в 1780 г. в прокисшем молоке Шееле и названа им ас. lactis s. galacticum; по свойствам Шееле счел М. кислоту близкой к уксусной кислоте; в 1806 г. Берцелиус получил кристаллическую цинковую соль М. кислоты и признал ее (кислоту) за самостоятельную; состав М. кислоты и ее солей установлен анализами Либиха и Митчерлиха в 1832 г. и Пелуза с Гей-Люссаком в 1833 г. М. кислота найдена в опиуме (Смит). Она образуется при молочном брожении (см. Масляные кислоты, XVIII, 757) молочного и тростникового сахара, глюкозы, рамнозы (Фреми, Бутрон, Бенш, Тэт) под влиянием Penicillium glaucum (Пастер) и, может быть, еще специальной бактерии (В. acidi lactici, Блондо); при окислении кислородом воздуха в присутствии платиновой черни пропиленгликоля — CH3.СН(ОН).СН2(ОН) (Вюрц, см. VIII, 836); из α-хлоро(бромо)пропионовой кислоты при нагревании с окисью серебра (Вюрц, Фридель, Машука); при действии азотистой кислоты на α-аланин (см.: Штрекер): CH3.CH(NH2).COOH + HNO2 = CH3.CH(OH).COOH + H2O + N2; при нагревании декстрозы (левулозы, М. сахара) со щелочами (Гоппе-Зейлер, Шютценбергер, Ненцкий и Зибер, Сорокин и др.; этим объясняется всегдашнее присутствие М. кислоты в патоке) и т. д.; синтетически недеятельная М. кислота получается из алдегида и синильной кислоты при омылении первоначально образующегося нитрила соляной кисл.: СН3.СНО + HCN = CH3.CH(OH).CN и CH3CH(OH).CN + 2Н2О + HCl = CH3.СН(ОН).СООН + NH4Cl (Вислиценус, Симпсон и Готье). Для получения (лабораторного) М. кислоты удобнее всего реакция щелочей на тростниковый сахар; берут раствор 500 гр. этого последнего в 200 гр. воды, прибавляют к нему 10 кб. стм. серной кислоты (3 ч. H2SO4 и 4 ч. H2O) и нагревают (см. Инверсия) 3 часа при 50° С. К инвертированному и охлажденному раствору прибавляют, взбалтывая, понемногу (не более 50 кб. стм. за раз) 400 кб. стм. раствора едкого натра (1 ч. NaHO и 1 ч. Н2О), нагревают до 60°—70° С. Когда раствор перестает давать (на кипящей водяной бане) осадок с Феллинговой жидкостью (см.), то его охлаждают, нейтрализуют употребленный для реакции едкий натр вполне разбавленной серной кислотой и, прибавив кристаллик глауберовой соли (для уничтожения пересыщения), оставляют стоять 12—24 часа; к отфильтрованной жидкости прибавляют при взбалтывании 93 % спирт, пока он не перестанет осаждать Na2SO4, фильтруют, половину фильтрата насыщают углекислым цинком (при нагревании на водяной бане), доводят до кипения и фильтрат сливают с оставшеюся половиной. При охлаждении выделяется кристаллическая цинковая соль, которую освобождают от маточного раствора промыванием водою и разлагают сероводородом (осаждается ZnS). Для технического применения М. кислоту получают, по-видимому, брожением. Чистая М. кислота очень гигроскопична и потому обыкновенно представляет сиропообразную жидкость, не застывающую при −24° С., уд. в. 1,2485 при 15°/4° (Менделеев); в недавнее время Крафт показал, что при очень большом разрежении (0,5—1 мм) М. кислота может перегоняться без разложения; очищенная перегонкой М. кислота кристаллизуется при охлаждении и плавится при +18° С. С водою и спиртом М. кислота смешивается во всех отношениях, в эфире растворима очень мало. Водный раствор уд. в. 1,21—1,22, отвечающий содержанию около 80 % М. кислоты, употребляется в медицине. Из солей М. кислоты наиболее характерна цинковая — (С3Н5О3)2 Zn + 3H2O, кристаллизующаяся в виде микроскопических ромбических призм; она может быть получена, кроме приведенного выше способа, еще сливанием растворов равных частей цинковых солей правой и левой М. кислот состава (С3Н5О3)2Zn + 2H2O (Шардингер, Перди и Уокер), и двойная цинково-аммиачная — (С3Н5О3)2Zn + С3Н5О3NH4 + 3Н2О, могущая тоже быть полученной сливанием соответственных солей правой и левой М. кислот (соль недеятельной М. кислоты, как менее растворимая, при этом выпадает в кристаллическом виде из раствора) и растворы которой обратно — под влиянием кристалликов солей правой и левой М. кислот — выкристаллизовывают эти соли раздельно (Пёрди); цинково-аммиачная соль недеятельной М. кислоты на воздухе расплывается, отчасти превращаясь в основную соль (Пёрди). При нагревании до 130° с разбавленной серной кислотой М. кислота распадается на альдегид и муравьиную кислоту (реакция характерная для α-оксикислот): CH3.CH(OH).COOH = C2H4O + CH3O2, чем и объясняется, что при окислении хромовой смесью М. кислота дает уксусную кислоту и углекислоту (Доссиес, Чапман и Смит): CH3.CH(OH).COOH + O2 = СН3.СООН + СО2 + Н2О, с перекисью свинца (марганца) и серной кислотой — альдегид и углекислоту (Либих): СН3.СН(ОН).СООН + О = СН3.СНО + СО2 + Н2О и с азотной кислотой — углекислоту и щавелевую кислоту: СН3.СН(ОН).COOH + 5O = С2Н2O4 + CO2 + 2H2O (альдегид под влиянием азотной кислоты дает [Дебус, Любавин] глиоксаль и щавелевую кислоту: СН3.СНО + О2 = СНО.СНО + Н2О). При осторожном окислении марганцово-калиевой солью эфиров М. кислоты (Аристов и Демьянов) М. кислота дает пировиноградную кислоту: CH3.СН(ОН).СООН + О = СН3.СО.СООН. При электролизе калиевой соли образуются: альдегид (Кольбе), алдоль (см. Гидраты углерода) и кротоновый альдегид (Миллер и Гофер). О других реакциях М. кислоты см. ниже (строение М. кисл.). Правая М. кислота [мета-М. кислота Либиха или пара- [1]] М. кислота Гейнца — Fleischmilchsäure, Sarcolactic ас.) всегда присутствует в мускульной жидкости животных (Либих); она найдена, затем, в селезенке и лимфатических железах (Гиршфельдер), в небольшом количестве в крови человека и животных после смерти (Сальмон, Берлинерблау, Высокович), в желчи свиней (Штрекер) и в некоторых случаях: при фосфорном отравлении (Шультцен), после усиленного марша (Коласанти) и в моче человека. Правая М. кислота образуется из оптически деятельной α-амидопропионовой кислоты, находящейся в моче, при действии азотистой кислоты: CH3.CHNH2.COOH + NHO2 = СН3.CH(OH)СООН + Н2О + N2; наряду с недеятельной М. кислотой, в некоторых случаях, как продукт брожения гексоз (Мали), причем образование ее обусловливается жизнедеятельностью грибка micrococcus acidi paralactici (Ненцкий и Зибер); из недеятельной М. кислоты под влиянием Penicillium glaucum? (Левкович, Линосье) или из кальциевой соли недеятельной М. кислоты при брожении под влиянием бактерий (Франкланд и Макгрегор); кристаллизацией недеятельного М. кислого стрихнина (левая соль труднее растворима; Пёрди и Уокер) и, наконец, из двойной цинково-аммиачной соли недеятельной М. кислоты (см. выше). Для получения правой М. кислоты мелко изрубленное мясо извлекают холодной водой, к вытяжке приливают баритовой воды, свертывают белки кипячением, отфильтрованную жидкость сгущают, разлагают бариевую соль серной кислотой и взбалтывают с эфиром; остаток после выпаривания эфира представляет правую М. кислоту. По физическим свойствам очень близка к недеятельной М. кислоте (темп. плавления неизвестна), за исключением отношения к поляризованному свету, а именно (α)D = +3,46° (Вислиценус), при долговременном стоянии при обыкновенной температуре правая М. кислота дает левовращающий ангидрид (Вислиценус), для которого (α)D = приблизительно −86°; при нагревании до 150° Ц. правая М. кислота (и левая тоже) превращается в лактид — (C3H4O2)2 недеятельной М. кислоты (см.; Штреккер, Вислиценус); лактид образуется и при перегонке натриевой соли α-бромопропионовой кислоты 2C3H4BrO2Na — 2NaBr = (C3H4O2)2 (Бишоф и Вальден) или при перегонке под обыкновенным давлением недеятельной М. кислоты (Гей-Люссак, Пелуз, Энгельгардт) и представляет собой одноклиномерные таблички, плавится при 124,5° (Вислиценус) и кип. при 12 мм давления при +134°—135° Ц. (Аншютц) и при +255° при атмосферном давлении (Анри). Лактид растворим в воде, и при долговременном стоянии в растворе образуется недеятельная М. кислота. При нагревании до 180° Ц. с уксусной кислотой правая М. кислота образует кристаллическую ацетилмолочную (недеятельную) кислоту, плавящуюся при 166°—167° Ц., состава СН3.СН(OCO.CH3).СООН (Зигфрид). Соли правой М. кислоты вращают в водных растворах плоскость поляризации влево и отличаются от солей недеятельной кисл. другим содержанием кристаллизационной воды (напр. состав цинковой соли — (С3Н5O3)2Zn + 2H2O) и большей растворимостью, за исключением кальциевой соли, которая, наоборот, труднее растворима. Под влиянием кислот правая М. кислота претерпевает те же изменения, которые описаны выше для недеятельной М. кислоты. Левая М. кислота получается при брожении тростникового сахара под влиянием Bacilus acidi laevolactici (Шардингер; этим путем она открыта), при брожении под влиянием особого фермента, при доступе воздуха, декстрозы (?) и маннита (Тэт); кристаллизацией недеятельного молочнокислого стрихнина (соль левой кислоты труднее растворима соли правой кислоты; Пёрди и Уокер) и, наконец, через посредство двойной цинково-аммиачной соли недеятельной М. кислоты (см. выше). Левая М. кислота по физическим и химическим свойствам тождественна с правой М. кислотой и отличается только противоположной (хотя равной по абсолютной величине) оптической деятельностью. Строение М. кислоты. Либих (с Митчерлихом), установив состав М. кислоты и ее солей, ограничился замечанием, что М. кислота, подобно уксусной, состоит из угля и воды; свободной кислоте была дана формула C6H10O5 и М. кислота причислена потом Либихом к двухосновным кислотам. Эта формула была изменена Жераром в C12H18O12 (C = 6, О = 8); Жерар тоже поставил М. кислоту между двухосновными. Получив М. кислоту окислением пропиленгликоля (см. выше) С6Н62Н)2, Вюрц счел нужным уменьшить наполовину формулу М. кислоты [2], но в то же время он высказался за двухосновность М. кислоты, находя, что образование М. кислоты из пропиленгликоля (спирта двухатомного) аналогично образованию уксусной кислоты из обыкновенного (винного) спирта, а именно:

Brockhaus and Efron Encyclopedic Dictionary b38 671-1.jpg

В пользу двухосновности М. кислоты говорило, по-видимому, и то обстоятельство, что при действии пятихлористого фосфора Вюрц получил из М. кислоты хлорангидрид состава C6H4O2Cl2, который со спиртом превратился в хлоромолочный эфир Brockhaus and Efron Encyclopedic Dictionary b38 671-2.jpg, отвечающий хлоргидрину гликоля (см. VIII, 837) и определение плотности пара которого дало цифры, отвечающие приведенной формуле. Против такого воззрения восстал Кольбе. По его мнению, гликоли нельзя было считать спиртами, так как при окислении они не превращались в альдегиды, а их следовало рассматривать как оксигидраты, а следовательно, и М. кислоту как оксикислоту, и именно:

Brockhaus and Efron Encyclopedic Dictionary b38 671-3.jpg

М. кислота, по Кольбе.

Другими словами, М. кисл. есть не что иное, как пропионовая кислота [3], в которой 1 атом водорода замещен перекисью водорода. Что касается хлорангидрида C6H4O2Cl2, то он, по мнению Кольбе, должен был представлять не что иное, как хлорангидрид хлорпропионовой кисл., а продукт действия на него винного спирта этиловый эфир хлорпропионовой кисл. Это и было доказано опытами ученика Кольбе, Ульриха. По Вюрцу, вода превращала хлорангидрид C6H4O2Cl2 обратно в М. кислоту: С6H4О3Cl2 + 4OH = С6Н6О6 + 2HCl, но Ульрих нашел, что указанная реакция идет только в присутствии сильных щелочей и что вода превращает его в хлорпропионовую кислоту (одновременно образуется 1 частица соляной кисл.: C6H4Cl2 + 2OH = C6H5Cl + HCl), которая водородом в момент выделения может быть переведена в одноосновную пропионовую кислоту C6H5O4 (см.); следовательно, одинаково одноосновны и хлорпропионовая, и оксипропионовая кисл. В своем возражении Вюрц находил, что замещение хлора (а следовательно, и водорода) группой НО было гораздо раньше известно и рассматривалось как замещение водорода остатком воды, а не перекисью водорода; последнее представляло собой недоказанную гипотезу; неполучение альдегидов гликолей не могло иметь какого-нибудь значения, когда неизвестно альдегида метилового спирта (см. Оксиметилен); в пользу двухосновности же М. кислоты говорят как некоторые соли М. кислоты, описанные Энгельгардтом с Мадреллем (медная) и Брюнингом (оловянная) [4], содержащие два эквивалента металла в частице, а также и образование при действии этилата натрия на хлорангидрид С3Н4OCl2 (С = 12, О = 16) двуэтильного эфира [5] C3H4O-O2-(C2H5)2 и при действии на эфир хлорпропионовой кислоты масляно-калиевой соли лактобутиринового (масляно-молочного) эфира: Brockhaus and Efron Encyclopedic Dictionary b38 671-5.jpg. Вместе с тем Вюрц предложил различать основность и атомность соединений; так, следующие соединения двухатомны:

Brockhaus and Efron Encyclopedic Dictionary b38 671-6.jpg

но гликоль представляет собой нейтральное вещество, гликолевая кислота сильную одноосновную, а щавелевая кислота сильную двухосновную кислоту; как видно, основность возрастает с содержанием кислорода в частице. Получение при действии аммиака на хлоропропионовую кисл. аланина (см.): O3H5ClO2 + NH3 = C3H5(NH2)O2 (Кольбе) и восстановление М. кислоты в пропионовую кисл. под влиянием нагревания с йодистоводородной кислотой: C3H6O3 + 2HJ = C3H6O2 + H2O + J2 (Лаутеман, ученик Кольбе) дало возможность Кольбе с большей силой настаивать на правильности своих формул, которые прямо позволяла предвидеть описанные реакции, так как при них генетическая связь всех полученных веществ понималась очень ясно; вместе с тем он настаивал на том, что М. кислота не может быть причислена к двухосновным, так как она не дает средних и кислых солей и эфиров, одноосновной амидокислоты или диамида; что для установления основности кислоты нельзя опираться на состав солей олова (висмута) и что этиллактат (двуэтиловый эфир М. кислоты) Вюрца есть не что иное, как эфир оксэтилпропионовой кислоты [6], а лактобутириновый эфир есть пропионовый эфир оксимасляной кислоты (по номенклатуре Кольбе — эфир оксибутироксилпропионовой кислоты) [7]. На это Вюрц возразил, что нельзя сомневаться в двухосновности М. кислоты, так как она при нагревании дает ангидрид, к чему одноосновные кислоты неспособны; по свойствам М. кислота приближается к кислотам винной или щавелевой. «Я хорошо знаю, — продолжает Вюрц, — что в других отношениях М. кислота удаляется от этих кислот. Я знаю, что однокалиевая соль М. кислоты обладает средней реакцией, между тем как однокалиевая соль щавелевой кислоты кисла». Причина лежит в том, что «типический (см. Типы химич.) водород не всегда обладает необходимо основными свойствами и способность насыщения кислоты, т. е. способность ее обменивать типический водород на электроположительный металл, зависит не от одного только числа типических атомов водорода, но и от электроположительного характера радикала (см.). Чем более этот радикал окислен, тем больше стремления у типического водорода к превращению в основной водород». «Если мне кажется необходимым считаться с двуэквивалентной оловянной солью М. кислоты, то я не хочу преувеличивать важность этого факта. Я знаю, что если иметь в виду способность насыщения М. кислоты, то она скорее должна быть признана одноосновной, чем двухосновной. По этой причине я предпочитаю употреблять слово двухатомная, чтобы характеризовать М. кислоту». Как «глицериновая кислота (см.) трехатомна, потому что она получается из трехатомного спирта, и в то же время одноосновна, потому что она обменивает только один атом водорода на атом металла, так можно и о М. кислоте сказать, что она двухатомна, хотя в большинстве случаев является одноосновной кислотой» и т. д. Во время разгара этого спора появился учебник Кекуле, в котором было с замечательной ясностью показано, как легко могут быть объяснены реакции М. кислоты, если от рассмотрения радикалов перейти к рассмотрению соотношения атомов. М. кислота содержит два типических атома водорода, которые отличаются друг от друга как типический атом водорода уксусной кислоты от типического атома водорода спирта [8]. Один из них потому легко может быть заменен металлами, подобно экстрарадикальному атому водорода одноосновной кислоты, а другой может быть замещен кислотными остатками, подобно водороду спиртов. М. кисл. есть, следовательно, одновременно и одноосновная кисл. и одноатомный спирт; в то же время она и пропионовая кислота, в которой один атом водорода в этиле замещен гидроксилом (см.), и ее формула есть С2Н4(ОН).СО.ОН. С пятихлористым фосфором она дает хлорангидрид хлорпропионовой кислоты С2Н4Cl.COCl, который подобно другим хлорангидридам кислот с водой дает хлорпропионовую кислоту: С2Н4Cl.COCl + H2O = С2Н4Cl.CO.OH + HCl. При нагревании хлористого этила с едкой щелочью мы получаем спирт; точно тем же способом хлорпропионовая кислота может быть превращена в гидроксипропионовую, или М., кислоту. Как спирт, нагретый с кислотой дает с выделением воды эфир, напр.

винн. спирт укс. кисл. укс. эфир.
С2Н5.ОН + НО.ОС.СН3 = Н2О + CH3.CO.O.С2Н5,

так реагирует и М. кислота, нагретая сама по себе; содержа и спиртовую, и кислотную группы, она выделяет воду и дает эфирлактид:

Brockhaus and Efron Encyclopedic Dictionary b38 672-0.jpg

Этим был решен вопрос не только о строении М. кислоты, но и ее низшего гомолога — гликолевой кислоты (см.), и, кроме того, положено прочное основание для структурной теории, так как, руководствуясь ею, для этилиденмолочной кислоты можно было дать только формулу, предложенную Кекуле; нетрудно, впрочем, видеть, что формула Кольбе, хотя выведенная им на основании, как он, по крайней мере, думал, совершенно других соображений, совпадает с формулой Кекуле, если изменить в первой атомный вес углерода и кислорода и несколько упростить способ писания. Внутреннее единство формул Кекуле и Кольбе указано Бутлеровым (см. Структура).

М. кислота (мед.) употребляется внутрь по 0,3—1,0 как средство, способствующее пищеварению; снаружи — как хорошее средство для чистки зубов, для полосканий, а также для смазываний туберкулезных уплотнений и язв на коже и слизистых оболочках полости рта, глотки и гортани.

Примечания[править]

  1. Как известно, паравинной кисл. (см. Винная кислота) названа Берцелиусом виноградная кислота, а потому название пара-М. кислоты законным образом должно принадлежать недеятельной М. кислоте брожения, а не правой М. кислоте (Бишоф и Вальдек).
  2. Отвечая виноградной кислоте, недеятельная М. кислота в свободном состоянии, очевидно, обладает частицей С6Н12О6 (С = 12, O = 16), что было угадано Штренером.
  3. Пропионовая кислота, по Кольбе, имела формулу НО.(С4Н5)(С2О2)O (см. Замещение, XII, 219.)
  4. Очень возможно, что строение оловянной соли выражается формулой Brockhaus and Efron Encyclopedic Dictionary b38 671-4.jpg(Шорлемер). Ср. Рвотный камень.
  5. Этот эфир получен одновременно Бутлеровым синтетически при действии йодоформа на этилат натрия, вместе с ним образуется акриловая кисл. Реакция еще не достаточно разъяснена.
  6. По-видимому, Кольбе ожидал, что при окислении (присоединении элементов воды) этиллактат даст обратно пропионовую кислоту и гидрат оксатила — С2Н5О(ОН) = гликолу?
  7. Кольбе ошибался: Вюрц показал, что при действии щелочи этот эфир распадается на соли молочной и масляной кислот.
  8. Несколько раньше Кекуле Н. Н. Соколов точно так же указал на двойственный характер М. кислоты и приравнял один из атомов водорода ее — алкогольному, а другой — кислотному, но его взгляд, изложенный только на русском языке, не играл никакой роли в выяснении строения М. кислоты.