有机酸

有机酸是指一些具有酸性的有机化合物。最常见的有机酸是羧酸，其酸性源于羧基 （-COOH）。磺酸 （-SO₃H）、亚磺酸（RSOOH）、硫羧酸（RCOSH）等也属于有机酸。有机酸可与醇反应生成酯。

有机酸多溶于水或乙醇呈显著的酸性反应，难溶于其他有机溶剂。有挥发性或无。在有机酸的水溶液中加入氯化钙或醋酸铅或氢氧化钡溶液时，能生成水不溶的钙盐、铅盐或钡盐的沉淀。

一般认为脂肪族有机酸无特殊生物活性，但有些有机酸如酒石酸、枸椽酸作药用。又报告认为苹果酸、枸椽酸、酒石酸、抗坏血酸等综合作用于中枢神经。有些特殊的酸是某些中草药的有效成分，如土槿皮中的土槿皮酸有抗真菌作用。咖啡酸的衍生物有一定的生物活性，如绿原酸，为许多中草药的有效成分。有抗菌、利胆、升高白血球等作用。

有机酸除了具有抗生素作用外，还具有其它几种作用，包括降低消化物pH和增加胰腺分泌。

1、羧酸

羧酸的官能团是羧基，除甲酸外，都是由烃基和羧基两部分组成。根据烃基的结构不同，分为酯肪酸和芳香酸。羧基与脂肪烃基相连结者，称为脂肪酸；脂肪酸又根据烃基的不饱和度分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸。羧基与芳香烃基相连结者，称为芳香酸。羧酸还可以根据其分子中所含羧基的数目不同分为一元羧酸、二元羧酸和多元羧酸。

2、羟基酸

分子中除含有羧基外，还含有其他官能团的化合物，称为具有复合官能团的羧酸，又称为取代羧酸。羟基酸就是取代羧酸的一种，分子中既含有羟基又含有羧基的复合官能团化合物。取代羧酸不仅具有单一官能团的一般性质，而且还具有由于两个不同官能团相互影响而产生的特殊性质。羟基酸广泛存在于动植物体内，有的是生物体内进行生命活动的物质，有的是合成药物的原料，有的作为食品的调味剂。

（1）羟基酸的化学性质

羟基酸分子中含有羟基和羧基，具有羟基和羧基的一般性质。由于羟基和羧基间相互影响，又具有一些特殊性质。这些性质又因羟基和羧基的相对位置不同而表现出差异。

1）酸性 由于醇酸分子中羟基的吸电子诱导效应，使羧基的离解度增加，酸性增强，因此一般醇酸的酸性比相应的羧酸强。

2）氧化反应 醇酸中的羟基比醇中的羟基容易氧化，托伦试剂、稀硝酸不能氧化醇，但能把α-羟基酸氧化为α-酮酸。

3）脱水反应 羟基酸对热不稳定，加热时易发生脱水反应。由于羟基和羧基间的相对位置不同，脱水反应的方式也不同。

4）脱羧反应 α-羟基酸中羟基和羧基距离较近，由于诱导效应，有利于碳-碳键的断裂。当α-羟基酸与稀硫酸共热时，发生分解脱羧，生成甲酸和醛或酮。如果与酸性高锰酸钾反应，则具有还原性的甲酸和醛亦被氧化。

（2）常见的羟基酸及其性质

1）乳酸

乳酸（lactic acid），化学名称为2-羟基丙酸或α-羟基丙酸，分子式：C₃H₆O₃，结构简式： CH3CH（OH）COOH。

最初是从酸牛奶中发现的，故俗称为乳酸。乳酸也存在于动物的肌肉中，人在剧烈运动时，通过糖分解成乳酸，同时释放能量以供急需，而肌肉中乳酸含量增加，会使人有酸痛的感觉，休息后，肌肉中的乳酸就转化为水、二氧化碳和糖，酸痛感消失。因此乳酸是人体中糖代谢的中间产物。

乳酸为无色或淡黄色粘稠液体，熔点为180℃，无臭、有酸味，有吸湿性，能溶于水、乙醇和甘油。乳酸具有消毒防腐作用。乳酸钙用来治疗因缺钙而引起的疾病，如佝偻病等。乳酸还大量用于食品、饮料工业。

2）苹果酸

苹果酸（malic acid），2-羟基丁二酸，又名马来酸，由于分子中有一个不对称碳原子，有两种立体异构体。白色结晶体或结晶状粉末，晶体中不含结晶水，熔点100℃，有较强的吸湿性，在高湿度条件下可能液化。易溶于水、乙醇，微溶于乙醚。有特殊愉快的酸味。

苹果酸，分子式，C₄H₆O₅；结构式，HOOCCHOHCH₂COOH。

苹果酸是一种较强的有机酸，电离数：K₁=4.0×l0^-4，K₂=9×l0^-6，溶液pH：0.1%为2.8，1.0%为2.4。

苹果酸既是α-羟基酸，又是β-羟基酸，由于亚甲基上的氢原子较活泼，苹果酸受热时能以β-羟基酸的形式脱去一分子水生成丁烯二酸，丁烯二酸加水后，又可得到苹果酸。

大自然中，以三种形式存在，即D－苹果酸、L－苹果酸和其混合物DL－苹果酸。苹果酸的旋光性具有稀释效应，天然苹果酸在这一方面表现尤其突出。34%的苹果酸溶液在20℃时无旋光性，溶液稀释左旋度增加，而更浓溶液则右旋度增加。这种特殊现象可能因为溶液中具有另外一种形式-环氧化物存在。

最常见的是左旋体，L－苹果酸，存在于不成熟的的山楂、苹果和葡萄果实的浆汁中。也可由延胡索酸经生物发酵制得。它是人体内部循环的重要中间产物，易被人体吸收，因此作为性能优异的食品添加剂和功能性食品广泛应用于食品、化妆品、医疗和保健品等领域。

L-苹果酸是生物体三羧酸的循环中间体，口感接近天然果汁并具有天然香味，与柠檬酸相比，产生的热量更低，口味更好，因此广泛应用于酒类、饮料、果酱、口香糖等多种食品中，并有逐渐替代柠檬酸的势头。是目前世界食品工业中用量最大和发展前景较好的有机酸之一。

附：酒石酸

酒石酸的化学名称为2，3-二羟基丁二酸，存在于各种果汁中，主要以酸式盐的形式存在于葡萄中，难溶于水和乙醇，所以在以葡萄为原料酰酒的过羟中，生成的酒石酸氢佛就以沉淀的形式析出，此沉淀即酒石，酒石再与无机酸作用，生成游离的酒石酸，酒石酸的名称由此而来。

酒石酸是透明结晶，熔点170℃，易溶于水。酒石酸锑钾又称吐酒石，医药上用作催吐剂，也用于治疗血吸虫病；酒石酸钾钠可用作泻药，在实验室也用于配制斐林试剂。

3）柠檬酸

柠檬酸别名称为枸橼酸，化学名称为3-羟基-3-羧基戊二酸，英文名Citric acid，主要存在于柑橘果实中，尤以柠檬中含量最多。柠檬酸为透明结晶，不含结晶水的柠檬酸熔点153℃，易溶于水、乙醇，有较强的酸味。在食品工业中用作糖果和饮料的调味剂。在医药上，柠檬酸铁铵是常用补血药；柠檬酸钠有防止血液凝固的作用，常用作抗凝血剂。

柠檬酸是一种三元羧酸，结构式为：

柠檬酸结晶形态因结晶条件不同而不同。有无水柠檬酸C₆H₈O₇，也有含结晶水的柠檬酸2 C₆H₈O₇·H₂O、C₆H₈O₇·H20或C₆H₈O₇·2H2O。商品柠檬酸主要是无水柠檬酸和一水柠檬酸。

柠檬酸是人体内糖、酯肪和蛋白质代谢的中间产物，是糖有氧氧化过程中三羧酸循环的起始物。在酶的催化下，由柠檬酸经顺乌头酸转化成异柠檬酸，然后进行氧化和脱羧反应，变成a-酮戊二酸。

附：水杨酸和乙酰水杨酸

水杨酸化学名称为邻-羟基苯甲酸，又名柳酸，存在于柳树、水杨树及其他许多植物中。水杨酸是白色针状结晶，熔点157-159℃，微溶于水，易溶于乙醇。水杨酸属酚酸，具有酚和羧酸的一般性质。例如，与三氯化铁试剂反应显紫色，在空气中易氧化，水溶液显酸性，能成盐、成酯等。

水杨酸具有清热、解毒和杀菌作用，其酒精溶液可用于治疗因霉菌感染而引起的皮肤病。由于水杨酸对肠胃有刺激作用，不宜内服，多用水杨酸的衍生物，可供药用的水杨酸衍生物主要有以下几种。

乙酰水杨酸的商品名为阿司匹林，可由水杨酸与乙酐在冰醋酸中加热到80℃进行酰化而制得。乙酰水杨酸为白色针状结晶，熔点143℃，微溶于水。常用作解热镇痛药。

3、酮酸

分子中同时含有羧基和酮基的化合物称为酮酸。酮酸与羟基酸一样，也是具有复合官能团的羧酸。在生物体内，酮酸可由相应的羟基酸氧化而得。

根据分子中羧基和酮基的相对位置，可把酮酸分为α-酮酸、β-酮酸、γ-酮酸等。α-酮酸和β-酮酸是较为重要的酮酸，是人体内糖、脂肪和蛋白质等代谢过程中产生的中间产物。

（1）酮酸的化学性质

酮酸分子中含有羧基和酮基两种官能团，因此既有羧酸的性质，如成盐和成酯等；又有酮的典型反应，如与羟胺反应，加氢还原等。此外，由于两种官能团的相互影响，也有一些特殊性质，如α-酮酸、β-酮酸易发生脱羧反应等。

（2）常见的酮酸

丙酮酸是最简单的酮酸，为无色有刺激性臭味的液体，沸点165℃（分解），可与水混溶。由于受碳基的影响，丙酮酸的酸性比丙酸的酸性强，也比乳酸的酸性强。丙酮酸是人体内糖、酯肪、蛋白质代谢的中间产物，在体内酯的催化下，易脱羧氧化生成乙酸，也可被还原生成乳酸：

β-丁酮酸又称乙酰乙酸或3-氧代丁酸。β-丁酮酸是人体内脂肪代谢的中间产物，其纯品为无色粘稠液体，酸性比醋酸强，性质不稳定，受热易发生脱羧反应生成丙酮和二氧化碳，亦可被还原生成β-羟基丁酸。

医学上将β-丁酮酸、β-羟基丁酸和丙酮三者总称为酮体。酮体是脂肪酸在人体内不能完全被氧化成二氧化碳和水的中间产物，正常情况下能进一步氧化分解，因此正常人体血液中只存在微量（小于0.5mmol/L）酮体.但长期饥饿或患糖尿病时，由于代谢发生障碍，血液和尿中的酮体含量就会增高。酮体呈酸性，如果酮体的增加超过了血液抗酸的缓冲能力，就会引起酸中毒。因此，检查酮体可以帮助对疾病的诊断。

在生物体内进行物质代谢的三羧酸循环过程中，柠檬酸发生降解反应生成α-酮戊二酸。α-酮戊二酸是晶体，熔点109-110℃，能溶于水，具有α-酮酸的化学性质。α-酮戊二酸是人体内糖代谢的中间产物，在酶的作用下，发生脱羧和氧化反应生成琥珀酸。

α-酮丁二酸又称草酰乙酸，为晶体，能溶于水，是生物体内物质代谢的中间产物，在酶的作用下由琥珀酸转变而成。

草酰乙酸既是α-酮酸，又是β-酮酸，在室温以上易脱羧生成丙酮酸。在人体内经酶作用，也能发生此反应。