Diidrossiacetone- proprietà, sintesi, reazioni

L’ 1,3-diidrossi-2-propanone noto come diidrossiacetone (DHA) è un chetotrioso costituito da acetone con sostituenti idrossilici nelle posizioni 1 e 3

In natura è presente in alcune piante da fiore della famiglia delle Solanaceae e nell’agave americana della famiglia delle Asparagacee. Si trova in alcuni alimenti come  cavolfiore, peperone, cavolo nero e basilico e può essere rinvenuto nelle urine. È coinvolto nel metabolismo dei carboidrati nelle piante e negli animali attraverso processi come glicolisi e fotosintesi.

Ha formula C3H6O3 e struttura:

struttura diidrossiacetone
diidrossiacetone

Proprietà

Si presenta normalmente in forma dimera con uno scheletro del diossano ed è poco solubile in acqua. Il monomero, invece, è igroscopico, dal sapore dolce, solubile in acqua, etanolo, etere etilico, acetone e toluene. Ha un valore di pKa di 14.45 inferiore a quello dell’etanolo e del metanolo

Il diidrossiacetone è una specie sensibile alle soluzioni fortemente acide o fortemente alcaline. In una soluzione con pH da 8 a 12 si forma idrossiacetone e metilgliossale.

Esso, inoltre, polimerizza in una soluzione fortemente acida.

Sintesi

Sono noti due metodi sintetici per ottenere il diidrossiacetone: quello chimico e quello microbiologico.
La sintesi chimica può procedere attraverso l’ossidazione catalitica del glicerolo. La reazione avviene per via elettrochimica ed è catalizzata dal platino

Questa reazione è particolarmente interessante a causa della sovrapproduzione di glicerolo da parte dell’industria del biodiesel.

Il metodo microbiologico prevede l’ossidazione incompleta del glicerolo da parte dei batteri dell’acido acetico Gluconobacter oxydans. Tale reazione è catalizzata dalla glicerolo deidrogenasi, enzima appartenente alla classe delle ossidoreduttasi che catalizza la reazione:
glicerolo + NAD+ ⇄ diidrossiacetone + NADH + H+

Reazioni

In presenza di acido periodico dà luogo alla formazione di formaldeide e biossido di carbonio.
Alla temperatura di 120-180°C in presenza di sali di alluminio o cromo quali catalizzatori si trasforma in acido lattico.

Il trattamento con acido fosforico dà luogo alla formazione di diidrossiacetone fosfato coinvolto in molte vie metaboliche, compreso il ciclo di Calvin nelle piante e la glicolisi

reazione con acido fosforico

Lozioni autoabbronzanti

Il diidrossiacetone è il principio attivo delle lozioni autoabbronzanti ed esplica la sua funzione legandosi ad ammine, peptidi e amminoacidi liberi degli strati esterni dell’epidermide.

Reagisce  tramite una reazione di Maillard per formare pigmenti detti melanoidine, composti polimerici legati dalle catene di lisina  alle proteine ​​dello strato corneo. I suoi effetti, sfruttati anche per mascherare gli effetti della vitiligine, furono scoperti casualmente negli anni ’30.

I tentativi di curare i pazienti diabetici con dosi orali di diidrossiacetone provocò, infatti, una colorazione giallo intenso delle gengive. Sembra  che la prima lozione autoabbronzante sia stata commercializzata nel 1945 in California, anche se si concorda generalmente sul fatto che i prodotti abbronzanti in assenza di sole abbiano debuttato sul mercato cosmetico statunitense nel 1959

Si possono verificare, tuttavia, la reazione con gruppi amminici liberi nel DNA, aumentando la possibilità che possa essere genotossico.

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