Acidi idrossammici

formula di struttura generale dell'acido idrossammico

Gli acidi idrossammici, a volte riportati come idrossamici (calco importato pedestremente dall'inglese), sono una classe di composti chimici nei quali è presente il gruppo funzionale idrossammico −C(=O)−NH−OH, in cui figura un carbonile unito a un gruppo N-idrossilamminico. Questo gruppo si forma nella condensazione di un acido carbossilico R−COOH o derivati (anidridi, cloruri acilici, esteri) con l'idrossilammina NH2−OH o con una N-alchil- o una N-arilidrossilammina. La loro struttura generale è quindi R−CO−NH−OH, o R-CO−NR'−OH, dove R (o R') è un qualsiasi residuo organico, alifatico o aromatico.

Gli acidi idrossammici trovano ampia applicazione come chelanti di ioni metallici.

Proprietà

Gli acidi idrossammici presentano una tautomeria fra la forma carbonilica e la forma idrossimminica, simile a quella cheto-enolica:

tautomeria fra la forma dell'acido idrossammico e l'idrossimina

R-C(=O)−NH−OH   ⇄   R-C(=N−OH)−OH

Gli acidi idrossammici sono acidi deboli: i loro pKa sono generalmente compresi tra 7 e 9.

Degli acidi idrossammici sono note le corrispondenti ammidi, cioè le ammidoossime, anch'esse soggette a tautomeria:

R-C(=N−OH)−NH2   ⇄   R-C(=NH)−NHOH

Alcuni idrossammati (sali e complessi degli acidi idrossammici) sono fattori di crescita e vitamine essenziali in certi microorganismi. Una loro capacità è quella di solubilizzare il ferro presente nella sua forma ossidata Fe3+ (funzione siderofora) in forma di composto minerale insolubile, consentendone in tal modo il trasporto all'interno delle cellule (vide infra) .

Sintesi

Gli acidi idrossammici possono essere sintetizzati a partire dall'aldeide corrispondente per reazione con la N-solfonilidrossilammina, secondo la reazione di Angeli e Rimini, pubblicata nel 1896 e per la quale sono stati considerati più meccanismi:

R−CHO + Ph−S(=O)2−NH−OH   →   R−C(=O)−NH−OH + Ph−S(=O)−OH

L'altro prodotto è un acido solfinico. Oppure, possono essere preparati classicamente per reazione di sali dell'idrossilammina con derivati degli acidi carbossilici, preferibilmente esteri, cloruri acilici o anidridi:

R−C(=O)−O−CH3 + NH2OH   →   R−C(=O)−NH−OH + CH3OH

Reattività

Per trattamento con un acido minerale forte HX, gli acidi idrossammici subiscono il riarrangiamento di Lossen, con un meccanismo che implica la formazione di un nitrene come intermedio chiave (similmente al riarrangiamento di Hoffmann), dando l'ammina primaria corrispondente e anidride carbonica:

R−C(=O)−NH−OH (+ HX)   →   R−NH2 + CO2

Saggio ed analisi colorimetrica

La formazione del cosiddetto idrossammato ferrico rosso, ovvero di un complesso tra lo ione Fe(III) e 3 anioni idrossammato, è alla base della reazione di riconoscimento (o spot test) degli acidi carbossilici e dei suoi derivati, quali esteri, lattoni, ammidi, anidridi.

La reazione prevede la conversione del composto carbossilico ad acido idrossammico per reazione con idrossilammina alcalina, seguita dalla formazione del complesso colorato in porpora fra l'acido idrossammico e una soluzione acida di Fe(III):

R-CO-OR' + NH2OH   →   R-CO-NHOH + R'OH
R-CO-NHOH + ⅓ Fe+3   →   R-C=O−(Fe)
                            \    /
                             NH-OH

il complesso formato risulta tanto più stabile quanta meno acqua si è utilizzata nella preparazione delle soluzioni, spesso sostituibile con alcoli metilico, etilico o con glicoli. Una variante del saggio chimico, più sensibile e che forma un complesso più stabile, prevede l'uso di soluzioni di vanadio (V) in soluzioni cloridriche, con conseguente formazione di un complesso vanadio(V)-idrossammato dal colore viola-porpora.

Usi

Gli acidi idrossammici sono conosciuti da sempre per la proprietà di chelare metalli in maniera selettiva, formando prodotti stabili specialmente con CuII, FeIII, VV, UO22+. Sono stati oggetto di studio anche per la realizzazione di catene polimeriche con proprietà chelanti da utilizzarsi nella rimozione selettiva dei metalli pesanti Alcuni acidi idrossammici (SAHA, Vorinostat, il PXD101 e la Belinostatina, il LAQ824/LBH589 e la Trichostatina A) sono HDAC inibitori con proprietà anticancro.

Note

  1. ↑ (EN) Harry L. Yale, The Hydroxamic Acids., in Chemical Reviews, vol. 33, n. 3, 1º dicembre 1943, pp. 209-256, DOI:10.1021/cr60106a002. URL consultato il 23 ottobre 2023.
  2. ↑ idrossammico, acido nell'Enciclopedia Treccani, su treccani.it. URL consultato il 23 ottobre 2023.
  3. ↑ Definizione di idrossàmmico - DIZIONARIO ITALIANO OLIVETTI, su dizionario-italiano.it. URL consultato il 23 ottobre 2023.
  4. ↑ (EN) Timothy Bugg, Hydroxamic Acids: A Unique Family of Chemicals with Multiple Biological Activities. Edited by Satya P. Gupta., in ChemBioChem, vol. 15, n. 16, 2014, pp. 2467–2467, DOI:10.1002/cbic.201402188. URL consultato il 22 novembre 2025.
  5. ↑ (EN) I. L. Finar, ORGANIC CHEMISTRY The fundamental principles, 4ª ed., Longmans, 1963, p. 199.
  6. ↑ (EN) James W. Munson, Hydroxamic acids, John Wiley & Sons, Ltd, 1992, pp. 849–873, DOI:10.1002/9780470772508.ch15, ISBN 978-0-470-77250-8. URL consultato il 18 settembre 2025.
  7. ↑ (EN) Table: Chemical structures and pKa of structurally different Hydroxamic Acids (PDF), su rsc.org. URL consultato il 18 settembre 2025.
  8. ↑ (EN) I. L. Finar, ORGANIC CHEMISTRY The fundamental principles, 4ª ed., Longmans, 1963, pp. 207-208.
  9. ↑ (EN) Marvin J. Miller, Syntheses and Therapeutic Potential of Hydroxamic Acid Based Siderophores and Analogues, in Chemical Reviews, vol. 89, n. 7, novembre 1989, pp. 1563–1579, DOI:10.1021/cr00097a011.
  10. ↑ Angelo Angeli, Gazz. Chim. Ital., 1896, 26, 17
  11. ↑ E. Rimini, Gazz. Chim. Ital., 1901, 31, 84
  12. ↑ (EN) Jie Jack Li, Name Reactions: A Collection of Detailed Reaction Mechanisms, 2ª ed., Springer Berlin Heidelberg Imprint: Springer, 2003, p. 9, ISBN 978-3-662-05338-6.
  13. ↑ (EN) BENZOHYDROXAMIC ACID, in Organic Syntheses, vol. 19, 1939, pp. 15, DOI:10.15227/orgsyn.019.0015. URL consultato il 18 settembre 2025.
  14. ↑ (EN) Zerong Wang, Comprehensive organic name reactions and reagents, John Wiley, 2009, pp. 1772-1776, ISBN 978-0-471-70450-8.
  15. ↑ (EN) Jonathan Clayden, Nick Greeves e Stuart G. Warren, Organic chemistry, 2ª ed., Oxford University Press, 2012, p. 1022, ISBN 978-0-19-927029-3.
  16. ↑ (EN) V. P. Whittaker e S. Wijesundera, The separation of esters of choline by filter-paper chromatography, in The Biochemical Journal, vol. 51, n. 3, 1952-06, pp. 348–351. URL consultato il 22 novembre 2025.
  17. ↑ (EN) Shahid Abbas Abbasi, A new spot test for carboxylic acids, in Mikrochimica Acta, vol. 66, n. 5-6, 1976-09, pp. 669-672, DOI:10.1007/BF01220126. URL consultato il 23 ottobre 2023.
  18. ↑ Fibers and Polymers, 2001, 2-1, pag.13-17
  19. ↑ (EN) Nirmal Koshti, Vincent Huber, Paul Smith, Aravamudan S. Gopalan, Design and synthesis of actinide specific chelators: Synthesis of new cyclam tetrahydroxamate (CYTROX) and cyclam tetraacetonylacetone (CYTAC) chelators, in Tetrahedron, vol. 50, n. 9, 28 febbraio 1994, pp. 2657–2664, DOI:10.1016/S0040-4020(01)86981-7, ISSN 0040-4020 (WC · ACNP). URL consultato il 30 aprile 2009.

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