Ácido acetoacético

Ácido acetoacético (también acetoacetato y ácido diacético) es el compuesto orgánico con la fórmula CH₃COCH₂COOH. Es el beta-cetoácido más simple y, al igual que otros miembros de esta clase, es inestable. Los ésteres metílicos y etílicos, que son bastante estables, se producen industrialmente a gran escala como precursores de los colorantes. El ácido acetoacético es un ácido débil.

Bioquímica

En condiciones fisiológicas típicas, el ácido acetoacético existe como su base conjugada, acetoacetato.

El acetoacetato se produce en las mitocondrias del hígado a partir de la acetoacetil coenzima A (CoA). Primero, se agrega otro grupo acetilo del acetil CoA para formar 3-hidroxi-3-metilglutaril CoA, luego se pierde un acetil CoA de este, lo que produce acetoacetato. El acetoacetato inicial puede provenir del último ciclo en la beta oxidación de un ácido graso, o puede sintetizarse a partir de dos moléculas de acetil CoA, catalizadas por tiolasa.

En los mamíferos, el acetoacetato producido en el hígado (junto con los otros dos 'cuerpos cetónicos') se libera en el torrente sanguíneo como fuente de energía durante períodos de ayuno, ejercicio o como resultado del tipo 1. diabetes mellitus Primero, se le transfiere enzimáticamente un grupo CoA desde succinil CoA, convirtiéndolo de nuevo en acetoacetil CoA; luego, la tiolasa lo descompone en dos moléculas de acetil CoA, y luego ingresan al ciclo del ácido cítrico. El músculo cardíaco y la corteza renal prefieren el acetoacetato a la glucosa. El cerebro usa acetoacetato cuando los niveles de glucosa son bajos debido al ayuno o la diabetes.

Síntesis y propiedades

El ácido acetoacético se puede preparar por hidrólisis de diceteno. Sus ésteres se producen de manera análoga a través de la reacción entre diceteno y alcoholes, y el ácido acetoacético se puede preparar por hidrólisis de estas especies. En general, el ácido acetoacético se genera a 0 °C y se usa in situ de inmediato. Se descompone a un ritmo moderado en acetona y dióxido de carbono:

CH₃C(O)CH₂CO₂H → CH₃C(O)CH₃ + CO₂

La forma ácida tiene una vida media de 140 minutos a 37 °C en agua, mientras que la forma básica (el anión) tiene una vida media de 130 horas. Es decir, reacciona unas 55 veces más lentamente. Es un ácido débil (como la mayoría de los ácidos alquilcarboxílicos), con un pKa de 3,58.

El ácido acetoacético muestra tautomerización de ceto-enol, con la forma enol parcialmente estabilizada por conjugación extendida y enlaces H intramoleculares. El equilibrio depende fuertemente del solvente; con la forma ceto dominando en solventes polares (98% en agua) y la forma enol representando el 25-49% del material en solventes no polares.

Aplicaciones

Pigmento Amarillo 16 es un tinte típico que contiene el grupo acetoacetil

Los ésteres acetoacéticos se utilizan para la reacción de acetoacetilación, que se usa ampliamente en la producción de colorantes amarillos de ariluro y diariluro. Aunque los ésteres se pueden usar en esta reacción, la dicetena también reacciona con alcoholes y aminas a los correspondientes derivados del ácido acetoacético en un proceso llamado acetoacetilación. Un ejemplo es la reacción con 4-aminoindano:

Detección

El ácido acetoacético se mide en la orina de las personas con diabetes para evaluar la cetoacidosis y para controlar a las personas que siguen una dieta cetogénica o baja en carbohidratos. Esto se hace utilizando tiras reactivas recubiertas de nitroprusiato o reactivos similares. El nitroprusiato cambia de rosa a púrpura en presencia de acetoacetato, la base conjugada del ácido acetoacético, y el cambio de color se gradúa a simple vista. La prueba no mide el β-hidroxibutirato, la cetona más abundante en el cuerpo; durante el tratamiento de la cetoacidosis, el β-hidroxibutirato se convierte en acetoacetato, por lo que la prueba no es útil después de que comienza el tratamiento y puede ser falsamente baja en el momento del diagnóstico.

Se utilizan pruebas similares en vacas lecheras para detectar cetosis.