Acetaldehyd, někdy známý jako ethanal, je organická chemická sloučenina se vzorcem CH3CHO nebo MeCHO. Je to hořlavá kapalina s ovocnou vůní. Acetaldehyd se přirozeně vyskytuje ve zralém ovoci, kávě a čerstvém chlebu a je produkován rostlinami jako součást jejich běžného metabolismu. Je pravděpodobně nejznámější jako chemická látka, která způsobuje „kocovinu“.
Biochemie a účinky na zdraví
V játrech enzym alkoholdehydrogenáza oxiduje ethanol na acetaldehyd, který je pak acetaldehyddehydrogenázou dále oxidován na neškodnou kyselinu octovou. Tyto dvě oxidační reakce jsou spojeny s redukcí NAD+ na NADH. V mozku má alkoholdehydrogenáza menší roli v oxidaci ethanolu na acetaldehyd. Místo toho enzym kataláza primárně oxiduje ethanol na acetaldehyd. Poslední kroky alkoholového kvašení u bakterií, rostlin a kvasinek zahrnují přeměnu pyruvátu na acetaldehyd enzymem pyruvát dekarboxylázou, následovanou přeměnou acetaldehydu na ethanol. Druhá reakce je opět katalyzována alkoholdehydrogenázou, která nyní působí opačným směrem.
Acetaldehyd a kocovina
Většina lidí východoasijského původu má mutaci v genu alkoholdehydrogenázy, která činí tento enzym neobvykle účinným při přeměně ethanolu na acetaldehyd, a asi polovina takových lidí má také formu acetaldehyddehydrogenázy, která je méně účinná při přeměně acetaldehydu na kyselinu octovou . Tato kombinace způsobuje, že trpí alkoholovou splachovací reakcí, při které se acetaldehyd po vypití hromadí, což vede k těžkým a okamžitým příznakům kocoviny. U těchto lidí je proto menší pravděpodobnost, že se stanou alkoholiky. Lék Antabuse (disulfiram) také zabraňuje oxidaci acetaldehydu na kyselinu octovou, se stejnými nepříjemnými účinky pro konzumenty. Používá se při léčbě alkoholismu.
Acetaldehyd je významnou složkou tabákového kouře. Bylo prokázáno, že má synergický účinek s nikotinem, zvyšuje vznik a houževnatost závislosti na kouření cigaret, zejména u dospívajících.
Lidé, kteří mají genetický deficit enzymu zodpovědného za přeměnu acetaldehydu na kyselinu octovou, mohou mít větší riziko Alzheimerovy choroby. „Tyto výsledky naznačují, že deficit ALDH2 je rizikovým faktorem pro LOAD [pozdní nástup Alzheimerovy choroby] …“
Acetaldehyd získaný konzumací ethanolu se váže na bílkoviny a vytváří addukty, které jsou spojeny s onemocněním orgánů.
Lék disulfiram (Antabuse) zabraňuje oxidaci acetaldehydu na kyselinu octovou a má stejný nepříjemný účinek na konzumenty. Antabuse se někdy používá jako odstrašující prostředek pro alkoholiky, kteří chtějí zůstat střízliví.
Acetaldehyd je pravděpodobný karcinogen u lidí. V roce 1988 Mezinárodní agentura pro výzkum rakoviny uvedla: „Existují dostatečné důkazy o karcinogenitě acetaldehydu (hlavního metabolitu ethanolu) u pokusných zvířat.“ V říjnu 2009 Mezinárodní agentura pro výzkum rakoviny aktualizovala klasifikaci acetaldehydu a uvedla, že acetaldehyd obsažený v alkoholických nápojích a z nich endogenně vytvořený je karcinogen skupiny I u lidí. Kromě toho acetaldehyd poškozuje DNA a způsobuje abnormální vývoj svalů, protože se váže na bílkoviny.
Studie 818 těžkých pijáků zjistila, že ti, kteří jsou vystaveni většímu množství acetaldehydu, než je obvyklé v důsledku defektu v genu pro acetaldehyddehydrogenázu, jsou vystaveni většímu riziku vzniku rakoviny horního gastrointestinálního traktu a jater.
Acetaldehyd je toxický, pokud se aplikuje externě po delší dobu, dráždivý a pravděpodobně i karcinogenní. Je to látka znečišťující ovzduší vznikající při spalování, jako jsou automobilové výfukové plyny a tabákový kouř. Vzniká také tepelným rozkladem polymerů ve zpracovatelském průmyslu plastů. Acetaldehyd se přirozeně rozkládá v lidském těle, ale bylo prokázáno, že se vylučuje močí potkanů.
Pouze stopa acetaldehydu existuje jako enolová forma, ethenol, s Keq = 6 x 10-5.
Aplikace v organické syntéze
Při syntéze Streckerových aminokyselin acetaldehyd kondenzuje s kyanidem a amoniakem za vzniku aminokyseliny alanin po hydrolýze. Acetaldehyd může kondenzovat s aminy za vzniku iminů, jako je kondenzace s cyklohexylaminem za vzniku N-ethylidenecyklohexylaminu. Tyto iminy mohou být použity k řízení následných reakcí, jako je aldolová kondenzace.
Je také důležitým stavebním kamenem pro syntézu heterocyklických sloučenin. Pozoruhodným příkladem je jeho přeměna po ošetření amoniakem na 5-ethyl-2-methylpyridin („aldehyd-kolidin“).
Tři molekuly acetaldehydu kondenzují za vzniku „paraldehydu“, cyklického trimeru obsahujícího jednoduché vazby C-O; čtyři kondenzují za vzniku cyklické molekuly zvané metaldehyd.
Acetaldehyd vytváří stabilní acetal při reakci s ethanolem za podmínek, které podporují dehydrataci. Produkt CH3CH(OCH2CH3)2 se ve skutečnosti nazývá „acetal“, i když acetal se používá šířeji k popisu jiných sloučenin se vzorcem RCH(OR‘)2.