Υδροξυαιθανάλη

Διαστημική παρουσία

Η υδροξυαιθανάλη ταυτοποιήθηκε σε αέρια και σκόνη γύρω από το κέντρο του Γαλαξία μας, σε μια περιοχή σχηματισμού αστέρων, σε απόσταση 26.000 έτη φωτός από τη Γη, και γύρω από το «νεογέννητο» διπλό άστρο IRAS 16293-2422, 400 έτη φωτός από τη Γη. Η παρατήρηση του φάσματος της υδροξυαιθανάλης  60 AU από το IRAS 16293-2422 προτείνει ότι σύνθετα οργανικά μόρια μπορούν να σχηματιστούν σε αστρικά συστήματα πριν από το σχηματισμό των πλανητών, φθάνοντας τελικά στους νέους πλανήτες νωρίς στο σχηματισμό τους.

Παραγωγή

Η υδροξυαιθανάλη είναι η δεύτερη πιο άφθονη χημική ένωση που σχηματίζεται όταν παράγεται έλαιο πυρόλυσης (μέχρι και 10%, κατά βάρος).

Με διμερισμό μεθανάλης

Η υδροξυαιθανάλη είναι ένα ενδιάμεσο της λεγόμενης αντίδρασης φορμόζης, κατά την οποία παράγονται σάκχαρα με πρώτη ύλη τη μεθανάλη (αλδολική συμπύκνωση):

Με μερική οξείδωση 1,2-αιθανοδιόλης

Με μερική οξείδωση 1,2-αιθανοδιόλης, με σχετικά ήπια οξειδωτικά μέσα, όπως το τριοξείδιο του χρωμίου:

Με έμμεση μερική αναγωγή υδροξυαιθανικού οξέος

1. Αρχικά το υδροξυαιθανικό οξύ μετατρέπεται σε υδροξυαιθανοϋλοχλωρίδιο:
2. Το υδροξυαιθανοϋλοχλωρίδιο ανάγεται καταλυτικά άμεσα προς υδροξυαιθανάλη:

Αναγωγή προς 1,2-αιθανοδιόλη

Μπορεί να αναχθεί προς 1,2-αιθανοδιόλη με τις ακόλουθες μεθόδους
1. Με λιθιοαργιλιοϋδρίδιο (LiAlH₄):
2. Με καταλυτική υδρογόνωση:

Αναγωγή προς αιθανόλη

Μπορεί να αναχθεί προς αιθανόλη με την μεθόδο Wolff-Kishner

Προσθήκη ύδατος

Με προσθήκη ύδατος σε υδροξυαιθανάλη παράγεται, σε χημική ισορροπία, η μη απομονώσιμη ασταθής 1,1,2-αιθανοτριόλη:

Συμπύκνωση με δευτεροταγείς αμίνες

Με επίδραση δευτεροταγούς αμίνης (RNHR') παράγεται 2-(αλκυλιμινο)αιθανόλη:

Αλδολική συμπύκνωση

Με επίδραση βάσης έχουμε τη λεγόμενη αλδολική συμπύκνωση, η οποία όταν γίνεται με τον εαυτό της, παράγεται 2,3,4-τριυδροξυβουτανάλη:

Συμπύκνωση με «ενεργές» μεθυλενομάδες

Με την επίδραση «ενεργών» μεθυλενομάδων, δηλαδή ενώσεων του γενικού τύπου XCH₂Y, όπου X,Y ηλεκτραρνητικές ομάδες όπως π.χ. κυανομάδα (CN), καρβαλκοξυομάδα (COOR), έχουμε την αντίδραση Knoevenagel:

Επίδραση φωσφοροϋλιδίων

Με επίδραση φωσφοροϋλιδίων [Ph₃P⁺C⁻(R)R'] έχουμε τη λεγόμενη αντίδραση Wittig, με την οποία παράγεται 3,3-διαλκυλο-2-προπεν-1-όλη:

Προσθήκη διαφόρων πυρηνόφιλων αντιδραστηρίων

Είναι δυνατή η προσθήκη διαφόρων πυρηνόφιλων αντιδραστηρίων στο διπλό δεσμό C=O που περιέχει η υδροξυαιθανάλη. Π.χ.::
1. Με προσθήκη υδροκυανίου παράγεται αρχικά 2,3-διυδροξυπροπανονιτρίλιο, από το οποίο με υδρόλυση μπορεί να παραχθεί 2,3-διυδροξυπροπανικό οξύ:
2. Με προσθήκη όξινου θειικού νατρίου παράγεται 1,2-διυδροξυαιθανοσουλφονικό οξύ:
3. Με προσθήκη αλκυλομαγνησιοαλογονιδίου (RMgX) παράγεται 2-αλκυλο-1,2-αιθανοδιόλη:
4. Με προσθήκη στο καρβονύλιο και υποκατάσταση του υδροξυλίου από πενταχλωριούχου φωσφόρου παράγεται 1,1,2-τριχλωραιθάνιο:

Επίδραση υδραζωτικού οξέος

Με επίδραση υδραζωτικού οξέος παράγεται υδροξυαιθανονιτρίλιο και υδροξυαιθαναμίδιο:

Προσθήκη αλκοολών

Με προσθήκη αλκοόλης (ROH) παράγεται αρχικά 1-αλκοξυ-1,2-αιθανοδιόλη και έπειτα, με περίσσεια αλκοόλης 2,2-διαλκοξυαιθανόλη:

Αντίδραση Stracker

Με επίδραση υδροκυανίου (HCN) και αμμωνίας (NH₃) σε υδροξυαιθανάλη παράγεται αρχικά 2-αμινο-3-υδροξυπροπανονιτρίλιο και στη συνέχεια, με υδρόλυση, σερίνη:

Φωτοχημική προσθήκη σε αλκένια

Με επίδραση μεθανάλης σε αιθένιο σχηματίζεται φωτοχημικά υδροξυμεθυλοξετάνιο (Αντίδραση Paterno–Büchi):

Αλκοολικά άλατα

1. Αντίδραση με αλκαλιμέταλλα:
2. Αντίδραση με αμίδια μετάλλων::

Διαμοριακή αφυδάτωση

Με διαμοριακή αφυδάτωση παράγεται 2-φορμυλομεθυλαιθανάλη:

Ενδομοριακή αφυδάτωση

Με ενδομοριακή αφυδάτωση παράγεται αιθενόνη:

Επίδραση καρβενίων

Παρεμβολή καρβενίων, π.χ. με μεθυλενίου σε υδροξυαιθανάλη παράγονται γαλακταλδεΰδη, μεθοξυαιθανάλη, υδροξυπροπανόνη και υδροξυμεθυλοξιράνιο:

Βιοχημικός ρόλος

Η υδροξυαιθανάλη είναι ένα ενδιάμεσο της αντίδρασης σχηματισμού φορμόζης. Σχηματίζεται από πολλές πρόδρομες ουσίες, που περιλαμβάνουν το αμινοξύ γλυκίνη. Μπορεί να σχηματιστεί με δράση της κετολάσης (ένζυμο) σε 1,6-διφωσφοφρουκτόζη, σε μια εναλλακτική μεταβολική οδό της γλυκόλυσης. Η 1,6-διφωσφοφρουκτόζη μετατρέπεται σε πυροφωσφορική θειαμίνη, κατά διάρκεια της διακλάδωσης φωσφορικής πεντόζης.
Στον καταβολισμό πουρινών, η ξανθίνη πρώτα μετατρέπεται σε ουρικό οξύ, που μετατρέπεται σε 5-υδροξυϊσοουρικό οξύ, που αποκαρβοξυλιώνεται σε αλλαντοΐνη και αλλαντοϊκό οξύ. Μετά την υδρόλυση του πρώτου μορίου ουρίας, απομένει γλυκουρικό οξύ. Μετά την υδρόλυση και του δεύτερου μορίου ουρίας, απομένει υδροξυαιθανάλη.  Δυο μόρια υδροξυαιθανάλης συμπυκνώνονται για να σχηματίσουν 4-φωσφερυθρόζη, που πηγαίνει  (πίσω) στη διακλάδωση φωσφορικής γλυκόζης.