جليوكسال

الجليوكسال مركب عضوي صيغته الكيميائية OCHCHO. وهو أصغر ثنائي ألدهيد (مركب يحتوي على مجموعتي ألدهيد ). وهو مادة صلبة بلورية، بيضاء اللون عند درجات الحرارة المنخفضة، وصفراء اللون قرب نقطة انصهاره (15  درجة مئوية). السائل أصفر اللون، والبخار أخضر. ^{[ 2 ]}

لا يُصادف الغليوكسال النقي عادةً؛ إذ يُتداول عادةً على شكل محلول مائي بنسبة 40% (كثافة تقارب 1.24 غ/مل). وهو يُشكّل سلسلة من الهيدرات ، بما في ذلك قليلات الوحدات . وفي العديد من التطبيقات، تتصرف قليلات الوحدات المائية هذه بشكل مماثل للغليوكسال. يُنتج الغليوكسال صناعيًا كمادة أولية للعديد من المنتجات. ^{[ 3 ]}

تم تحضير الجليوكسال لأول مرة وتسميته من قبل الكيميائي الألماني البريطاني هاينريش ديبوس (1824-1915) عن طريق تفاعل الإيثانول مع حمض النيتريك . ^{[ 4 ] [ 5 ]}

يتم تحضير الجليوكسال التجاري إما عن طريق أكسدة الإيثيلين جليكول في الطور الغازي بوجود عامل حفاز من الفضة أو النحاس (عملية لابورت) أو عن طريق أكسدة الأسيتالدهيد في الطور السائل باستخدام حمض النيتريك . ^{[ 3 ]}

كان أول مصدر تجاري للجليوكسال في لاموت ، فرنسا، وبدأ إنتاجه عام 1960. أما أكبر مصدر تجاري فهو شركة BASF في لودفيغسهافن ، ألمانيا ، بإنتاج يبلغ حوالي 60 ألف طن سنوياً. وتوجد مواقع إنتاج أخرى في الولايات المتحدة والصين. يُصنع الجليوكسال التجاري بكميات كبيرة ويُذكر أنه محلول بنسبة 40% في الماء وزناً ^{[ 3 ]} (بنسبة مولية تقريبية 1:5 من الجليوكسال إلى الماء).

ثابت قانون هنري للجليوكسال الذي تم تحديده تجريبياً هو:

${\displaystyle K_{\text{H}}=4.19\times 10^{5}\times \exp \left[{\frac {6.22\times 10^{4}\,{\text{J}}\,{\text{mol}}^{-1}}{R}}\times \left({\frac {1}{T}}-{\frac {1}{298\,{\text{K}}}}\right)\right]\,{\text{M}}\,{\text{atm}}^{-1}.}$^{[ 9 ]}

نواتج الغلكزة المتقدمة (AGEs) هي بروتينات أو دهون تخضع لعملية الغلكزة نتيجة اتباع نظام غذائي غني بالسكريات. ^{[ 10 ]} وهي مؤشر حيوي مرتبط بالشيخوخة وتطور أو تفاقم العديد من الأمراض التنكسية ، مثل داء السكري ، وتصلب الشرايين ، وأمراض الكلى المزمنة ، ومرض الزهايمر . ^{[ 11 ]}

يمكن أن تخضع قواعد الجوانين في الحمض النووي لعملية غلكزة غير إنزيمية بواسطة الغليوكسال لتكوين نواتج إضافة غليوكسال-جوانين. ^{[ 12 ]} قد تُنتج هذه النواتج روابط متصالبة في الحمض النووي . كما قد تؤدي غلكزة الحمض النووي إلى حدوث طفرات ، وكسور في الحمض النووي، وسمية خلوية . ^{[ 13 ]} في البشر، يمكن إصلاح النيوكليوتيدات المُغلكزة بالغليوكسال بواسطة البروتين DJ-1 المعروف أيضًا باسم Park7. ^{[ 13 ]}

تستخدم تشطيبات الورق والمنسوجات المطلية كميات كبيرة من الجليوكسال كعامل ربط متقاطع في تركيبات النشا . يتكثف الجليوكسال مع اليوريا لإنتاج 4،5-ثنائي هيدروكسي-2-إيميدازوليدينون، الذي يتفاعل بدوره مع الفورمالديهايد لإنتاج مشتق ثنائي (هيدروكسي ميثيل) ثنائي ميثيلول إيثيلين يوريا ، والذي يُستخدم في المعالجات الكيميائية المقاومة للتجاعيد للملابس، أي مقاومة التجعد الدائم. ^{[ 3 ]}

يستخدم الجليوكسال كمذيب وعامل ربط متقاطع في كيمياء البوليمرات .

يُعدّ الجليوكسال لبنة بناء قيّمة في التخليق العضوي ، وخاصةً في تخليق المركبات الحلقية غير المتجانسة مثل الإيميدازولات . ^{[ 14 ]} ويُعدّ ثنائي (هيمي أسيتال) مع الإيثيلين جليكول ، 1،4-ديوكسان-2،3-ديول، شكلاً ملائماً من هذا الكاشف للاستخدام في المختبر . هذا المركب متوفر تجارياً.

يمكن أيضًا استخدام محاليل الجليوكسال كمثبت للأنسجة ، أي كطريقة لحفظ الخلايا لفحصها تحت المجهر.

يوجد الجليوكسال في الحالة الغازية على شكل مونومر. وفي المحلول، وفي غياب الأنواع المحتوية على الهيدروكسيل، يتحول الجليوكسال إلى بوليمر أبيض ذي بنية غير معروفة. ^{[ 15 ]}

تحديد الأنواع الكيميائية في المحلول

يُزوَّد الجليوكسال عادةً على شكل محلول مائي بنسبة 40%. ^{[ 3 ]} وكغيره من الألدهيدات الصغيرة ، يُشكِّل الجليوكسال هيدرات. علاوة على ذلك، تتكثف هذه الهيدرات لتُعطي سلسلة من الأولغومرات، بعضها ذو بنية غير مؤكدة. في معظم التطبيقات، لا تُعدّ الطبيعة الدقيقة للأنواع الموجودة في المحلول ذات أهمية. يُباع تجاريًا نوع واحد على الأقل من هيدرات الجليوكسال، وهو ثنائي هيدرات ثلاثي الجليوكسال: [(CHO) _₂ ] _₃ (H₂O ₎ ₂ ₍ CAS  4405-13-4). تتوفر مكافئات أخرى للجليوكسال، مثل هيمي أسيتال الإيثيلين جليكول 1،4-ديوكسان- ترانس -2،3-ديول ( CAS  4845-50-5، نقطة انصهار 91-95  درجة مئوية).

تشير التقديرات إلى أنه عند تركيزات أقل من 1 مولار ، يوجد الجليوكسال بشكل أساسي على هيئة مونومر أو هيدرات، أي OCHCHO أو OCHCH(OH) _₂ أو (HO) _₂CHCH (OH) _₂ . أما عند تركيزات أعلى من 1 مولار، فتسود الدايمرات. _ومن المحتمل أن تكون هذه الدايمرات من نوع ديوكسولان ، بصيغة [(HO)CH] _₂O₂CHCHO . تترسب الدايمرات والترايمرات على شكل مواد صلبة من المحاليل الباردة. ^{[ 16 ]}  

لوحظ وجود الجليوكسال كغاز ضئيل في الغلاف الجوي، على سبيل المثال كناتج أكسدة للهيدروكربونات. ^{[ 17 ]} وقد تم الإبلاغ عن تركيزات في طبقة التروبوسفير تتراوح بين 0 و200 جزء في التريليون حجماً، وفي المناطق الملوثة تصل إلى جزء واحد في البليون حجماً. ^{[ 18 ]}  

تبلغ الجرعة المميتة ₅₀ (عن طريق الفم، الجرذان) 3.3  جم/كجم، ^{[ 3 ]} بينما تبلغ الجرعة المميتة 50 لملح الطعام 3  جم/كجم. ^{[ 19 ]}

• "التطبيقات الصناعية للجليوكسال" . BASF .