Hydroxamzuur

In de organische chemie vormen de hydroxamzuren een klasse van verbindingen met de algemene formule ${\ce {R-C(O)N(OH) - R^{1}}}$ met als functionele groep ${\ce {-C(O)N(OH) -}}$ . De R-groepen kunnen aryl- of alkyl-groepen of een enkel waterstof-atoom zijn. De zuren kunnen beschouwd worden als amides ${\ce {( \ -C(O)-NH2 \ )}}$ waarin een van de twee waterstofatomen op stikstof vervangen is door een ${\ce {OH}}$ -groep. De zuren worden vaak toegepast als chelator.

Een veelgebruikt hydroxamzuur is aceto-N-methylhydroxamzuur: ${\ce {H3C-C(O)N(OH)-CH3}}$ . Minder vaak gebruikte varianten zijn formo-N-chloorhydroxamzuur ${\ce {(\ HC(O)N(OH)Cl\ )}}$ en chloroformo-N-methylhydroxamzuur ${\ce {(\ ClC(O)N(OH)CH3\ )}}$ .

Synthese

Hydroamzuren worden meestal bereid op basis van ofwel een ester ofwel een zuurchloride in een reactie met een hydroxylamine-zout. Voor benzohydroxamzuur verloopt de reactie volgens onderstaande vergelijking:

{\ce {(C6H5)C(O)OCH3\ +\ H2NOH\ ->\ (C6H5)C(O)NH(OH)\ +\ CH3OH}}

Aldehydes geven met N-sulfonylhydroxylamine via de Angeli-Rimini reaction hydroxamzuren,
Onder invloed van ${\ce {Fe^{3+}}}$ worden de nitronen (of de overeenkomstige hydroxylamines) omgezet in hydroxamzuren, al moet daarbij opgepast worden voor over-oxidatie, waarbij via een hydroxyimide-intermediar distikstofmonoxide ${\ce {(\ N2O\ )}}$ en het gedeamineerde zuur gevormd wordt.
Analoog aan de vorming van acyloïnes uit ketonen (plaatsing van een hydroxy-groep naast een carbonyl-functie) zet molybdeenoxide.diperoxide een ntrimethylsylyl amide om in een hydroxamzuur (eveneens de introductie van een hydroxyl-groep naast een carbonylfuntie). De opbrengst is echter matig (50%).
In een variatie op de Nef-reactie worden primaire nitroverbindingen in een zure oplossing (om het tautomere Nitronaat zo veel mogelijk te onderdrukken) gehydrolyseerd tot hydroxamzuren. In basisch milieu is foto-excitatie naar de triplet-toestand noodzakelijk, voor secondaire nitroverbindingen leidt de foto-reactie tot een Beckmann-achtige omlegging, bij cyclische verbindingen, tot ringvergroting.

Reactie

Een bekende reactie van hydroxamzuren is de Lossen-omlegging.

Coordinatieverbindingen en biochemie

Voorbeelden
Ferrichrome
Deferoxamine
Rhodotorulic acid
Fe(III) complex of triacetylfusarinine

De geconjugeerde basen van hydroxamzuren worden aangeduid als hydroxamaat. Deprotonering vindt plaats bij het zuurstof-atoom aan stikstof: ${\ce {(\ R-C(O)-N(-O^{-})-R'\ )}}$ . De resulterende basen hebben nu een geconjugeerd systeem met aan beide uiteinden een (partieel) negatief geladen zuurstof-atoom, er is een bidentaat ligand ontstaan. In de natuur is een groot aantal hydroxamzuren en ijzercomplexen daarvan gevonden. In de natuur komen gespecialiseerde familie's van hydroxamzuren voor: sideroforen. Zij zijn gespecialiseerd in het complexeren van ${\ce {Fe^{3+}}}$ uit anders ontoegankelijke bronnen, zoals roest en mineralen.

Liganden op basis van hydroxam- en thiohydroxamzuren (één of beide zuurstofatomen in de basisstructuur zijn door zwavel vervangen) vormen ook sterke complexen met <chem>Pb^{2+}<?chem>.

Andere toepassingen en voorkomen

Hydroxamzuren worden ruim toegepast in de concentratie van Zeldzame aarde-ertsen en deze geschikt te makne voor verdere zuivering.

Sommige hydroxamzuren, zoals vorinostat, belinostat, panobinostat of trichostatin A) zijn effectief als Histone deacetylase remmers met anti-kanker-eigenschappen. Verondersteld wordt dat de hydroxamzuur-groep direct bindt aan het zink-ion in de acetyl-lysine-bindingsplek. Fosmidomycine is een natuurlijk hydroxamzuur-remmer van 1-deoxy-D-xylulose-5-phosphate reductoisomerase (DXP reductoisomerase).

Bronnen, noten en/of referenties

Dit artikel of een eerdere versie ervan is een (gedeeltelijke) vertaling van het artikel hydroxamic acid op de Engelstalige Wikipedia, dat onder de licentie Creative Commons Naamsvermelding/Gelijk delen valt. Zie de bewerkingsgeschiedenis aldaar.

Algemene informatie

Fouché, K.F., H. J. le Roux, F. Phillips (June 1970). Complex formation of Zr(IV) and Hf(IV) with hydroxamic acids in acidic solutionsJournal of Inorganic and Nuclear Chemistry 32 (6), pag.: 1949–1962. ISSN: 0022-1902. DOI: 10.1016/0022-1902(70)80604-2. Geraadpleegd op 24 april 2009.
Barocas, A., F. Baroncelli, G. B. Biondi, G. Grossi (December 1966). The complexing power of hydroxamic acids and its effect on behaviour of organic extractants in the reprocessing of irradiated fuels--II : The complexes between benzohydroxamic acid and thorium, uranium (IV) and plutonium (IV)Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry 28 (12), pag.: 2961–2967. ISSN: 0022-1902. DOI: 10.1016/0022-1902(66)80023-4. Geraadpleegd op 24 april 2009.
Baroncelli, F., G. Grossi (May 1965). The complexing power of hydroxamic acids and its effect on the behaviour of organic extractants in the reprocessing of irradiated fuels--I the complexes between benzohydroxamic acid and zirconium, iron ( III) and uranium (VI)Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry 27 (5), pag.: 1085–1092. ISSN: 0022-1902. DOI: 10.1016/0022-1902(65)80420-1. Geraadpleegd op 24 april 2009.
Al-Jarrah, R. H., A. R. Al-Karaghouli, S. A. Al-Assaf, N. H. Shamon (1981). Solvent extraction of uranium and some other metal ions with 2-N-butyl-2-ethyl octanohydroxamic acidJournal of Inorganic and Nuclear Chemistry 43 (11), pag.: 2971–2973. ISSN: 0022-1902. DOI: 10.1016/0022-1902(81)80652-5. Geraadpleegd op 24 april 2009.
Gopalan, Aravamudan S., Vincent J. Huber, Orhan Zincircioglu, Paul H. Smith (1992). Novel tetrahydroxamate chelators for actinide complexation: synthesis and binding studiesJournal of the Chemical Society, Chemical Communications (17), pag.: 1266–1268. DOI: 10.1039/C39920001266.
Koshti, Nirmal, Vincent Huber, Paul Smith, Aravamudan S. Gopalan (28 februari 1994). Design and synthesis of actinide specific chelators: Synthesis of new cyclam tetrahydroxamate (CYTROX) and cyclam tetraacetonylacetone (CYTAC) chelatorsTetrahedron 50 (9), pag.: 2657–2664. ISSN: 0040-4020. DOI: 10.1016/S0040-4020(01)86981-7.

Verwijzingen in de tekst

↑ Munson, James W. (1992). Acid Derivatives (1992), Volume 2, Hydroxamic acids PATAI'S Chemistry of Functional Groups, pag.: 849–873. DOI: 10.1002/9780470772508.ch15.. ISBN 9780470772508.
↑ C. R. Hauser, W. B. Renfrow Jr (1939). Benzohydroxamic AcidOrg. Synth. 19, pag.: 15. DOI: 10.15227/orgsyn.019.0015.
↑ Li, Jie Jack (2003). Name Reactions: A Collection of Detailed Reaction Mechanisms 2nd, pag.: 9 (Springer: Berlin, Heidelberg, New York).. ISBN 978-3-662-05338-6.
↑ Elsworth, J. F. (September 1967). Cyclic Nitrones: Oxidation studies and the synthesis of a heterocyclic nitrone pag. 54-60 (PhD) University of Cape Town.
↑ Matlin, Stephen A.; Sammes, Peter G.; Upton, Roger M. (1979). The oxidation of trimethylsilylated amides to hydroxamic acidsJournal of the Chemical Society, Perkin Transactions, pag.: 2481–2487. DOI: 10.1039/p19790002481.
↑ Smith (2020), March's Organic Chemistry, rxn. 16-3.
↑ Lipzcynska-Kochany, Ewa (1991). Photochemistry of hydroxamic acids and derivativesChemical Reviews 91. DOI: 10.1021/cr00004a002.
↑ Wang, Zerong (2010). Comprehensive organic name reactions and reagents, pag.: 1772–1776 (John Wiley & Sons, Inc.).. ISBN 9780471704508.
↑ Hossain, M. B.; Eng-Wilmot, D. L.; Loghry, R. A.; an der Helm, D. (1980). Circular Dichroism, Crystal Structure, and Absolute Configuration of the Siderophore Ferric N,N',N"-Triacetylfusarinine, FeC₃₉H₅₇N₆O₁₅Journal of the American Chemical Society 102 (18), pag.: 5766–5773. DOI: 10.1021/ja00538a012.
↑ Abraham Shanzer, Clifford E. Felder, Yaniv Barda (2008). The Chemistry of Hydroxylamines, Oximes and Hydroxamic Acids, Natural and Biomimetic Hydroxamic Acid based Siderophores PATAI'S Chemistry of Functional Groups, pag.: 751–815. DOI: 10.1002/9780470741962.ch16.. ISBN 9780470512616.
↑ Agrawal, Y.K. (1979). Hydroxamic Acids and Their Metal ComplexesRussian Chemical Reviews 48 (10), pag.: 948–963. DOI: 10.1070/RC1979v048n10ABEH002422.
↑ Miller, Marvin J. (November 1989). Syntheses and Therapeutic Potential of Hydroxamic Acid Based Siderophores and AnaloguesChemical Reviews 89 (7), pag.: 1563–1579. DOI: 10.1021/cr00097a011.
↑ Farkas, Etelka; Buglyó, Péter (2017). Lead: Its Effects on Environment and Health, Chapter 8. Lead(II) Complexes of Amino Acids, Peptides, and Other Related Ligands of Biological Interest Metal Ions in Life Sciences 17, pag.: 201–240 (de Gruyter). PMID: 28731301. DOI: 10.1515/9783110434330-008.. ISBN 9783110434330.
↑ Marion, Christopher; Jordens, Adam; Li, Ronghao; Rudolph, Martin; Waters, Kristian E. (August 2017). An evaluation of hydroxamate collectors for malachite flotationSeparation and Purification Technology 183, pag.: 258–269. DOI: 10.1016/j.seppur.2017.02.056.
↑ Jordens, Adam; Cheng, Ying Ping; Waters, Kristian E. (February 2013). A review of the beneficiation of rare earth element bearing mineralsMinerals Engineering 41, pag.: 97–114. DOI: 10.1016/j.mineng.2012.10.017.
↑ Vorinostat. HDAC Inhibitors Base.
↑ Zolinza (vorinostat) dosing, indications, interactions, adverse effects, and more. Medscape Reference. WebMD. Geraadpleegd op 16 February 2014.

[1] Munson, James W. (1992). Acid Derivatives (1992), Volume 2, Hydroxamic acids PATAI'S Chemistry of Functional Groups, pag.: 849–873. DOI: 10.1002/9780470772508.ch15.. ISBN 9780470772508.

[2] C. R. Hauser, W. B. Renfrow Jr (1939). Benzohydroxamic AcidOrg. Synth. 19, pag.: 15. DOI: 10.15227/orgsyn.019.0015.

[Li-2003-3] Li, Jie Jack (2003). Name Reactions: A Collection of Detailed Reaction Mechanisms 2nd, pag.: 9 (Springer: Berlin, Heidelberg, New York).. ISBN 978-3-662-05338-6.

[4] Elsworth, J. F. (September 1967). Cyclic Nitrones: Oxidation studies and the synthesis of a heterocyclic nitrone pag. 54-60 (PhD) University of Cape Town.

[5] Matlin, Stephen A.; Sammes, Peter G.; Upton, Roger M. (1979). The oxidation of trimethylsilylated amides to hydroxamic acidsJournal of the Chemical Society, Perkin Transactions, pag.: 2481–2487. DOI: 10.1039/p19790002481.

[6] Smith (2020), March's Organic Chemistry, rxn. 16-3.

[7] Lipzcynska-Kochany, Ewa (1991). Photochemistry of hydroxamic acids and derivativesChemical Reviews 91. DOI: 10.1021/cr00004a002.

[8] Wang, Zerong (2010). Comprehensive organic name reactions and reagents, pag.: 1772–1776 (John Wiley & Sons, Inc.).. ISBN 9780471704508.

[9] Hossain, M. B.; Eng-Wilmot, D. L.; Loghry, R. A.; an der Helm, D. (1980). Circular Dichroism, Crystal Structure, and Absolute Configuration of the Siderophore Ferric N,N',N"-Triacetylfusarinine, FeC₃₉H₅₇N₆O₁₅Journal of the American Chemical Society 102 (18), pag.: 5766–5773. DOI: 10.1021/ja00538a012.

[10] Abraham Shanzer, Clifford E. Felder, Yaniv Barda (2008). The Chemistry of Hydroxylamines, Oximes and Hydroxamic Acids, Natural and Biomimetic Hydroxamic Acid based Siderophores PATAI'S Chemistry of Functional Groups, pag.: 751–815. DOI: 10.1002/9780470741962.ch16.. ISBN 9780470512616.

[11] Agrawal, Y.K. (1979). Hydroxamic Acids and Their Metal ComplexesRussian Chemical Reviews 48 (10), pag.: 948–963. DOI: 10.1070/RC1979v048n10ABEH002422.

[12] Miller, Marvin J. (November 1989). Syntheses and Therapeutic Potential of Hydroxamic Acid Based Siderophores and AnaloguesChemical Reviews 89 (7), pag.: 1563–1579. DOI: 10.1021/cr00097a011.

[13] Farkas, Etelka; Buglyó, Péter (2017). Lead: Its Effects on Environment and Health, Chapter 8. Lead(II) Complexes of Amino Acids, Peptides, and Other Related Ligands of Biological Interest Metal Ions in Life Sciences 17, pag.: 201–240 (de Gruyter). PMID: 28731301. DOI: 10.1515/9783110434330-008.. ISBN 9783110434330.

[Waters-2017-14] Marion, Christopher; Jordens, Adam; Li, Ronghao; Rudolph, Martin; Waters, Kristian E. (August 2017). An evaluation of hydroxamate collectors for malachite flotationSeparation and Purification Technology 183, pag.: 258–269. DOI: 10.1016/j.seppur.2017.02.056.

[Waters-2013-15] Jordens, Adam; Cheng, Ying Ping; Waters, Kristian E. (February 2013). A review of the beneficiation of rare earth element bearing mineralsMinerals Engineering 41, pag.: 97–114. DOI: 10.1016/j.mineng.2012.10.017.

[16] Vorinostat. HDAC Inhibitors Base.

[MSR-17] Zolinza (vorinostat) dosing, indications, interactions, adverse effects, and more. Medscape Reference. WebMD. Geraadpleegd op 16 February 2014.