Το προπιονικό οξύ περιγράφηκε για πρώτη φορά το 1844, από τον Γιόχανν Γκότλιμπ (Johann Gottlieb), ο οποίος το βρήκε μεταξύ των προϊόντων αποσύνθεσης της ζάχαρης. Κατά τη διάρκεια των προσεχών ετών, άλλοι χημικοί παρασκεύασαν προπιονικό οξύ με διάφορους άλλους τρόπους, αλλά κανένας από αυτούς δε συνειδητοποίησε ότι παρήγαγε την ίδια ουσία. Το 1847, ο Γάλλος χημικός Ζαν-Βατίστ Ντουμάς (Jean-Baptiste Dumas) απέδειξε την ταύτιση του οξέος που παράγονταν από όλες τις παραπάνω μεθόδους των χημικών αυτών, και το ονόμασε «προπιονικό οξύ», από τις ελληνικές λέξεις «πρῶτος», «πιόν» (=λιπαρός) και τη χαρακτηριστική κατάληξη «-ικό οξύ», που δηλώνει καρβοξυλικό οξύ, γιατί είναι το μικρότερης ανθρακικής αλυσίδας αλκανικό οξύ που παρήγσγε ένα λιπαρό στρώμα όταν εκχυλίζονταν με άλατα έξω από το νερό, και όταν σχημάτιζε το σαπωνώδες άλας του με το κάλιο (δηλαδή το προπιονικό κάλιο, CH3CH2COOK).
Είναι το τρίτο μέλος της ομόλογης σειράς των αλκανικών οξέων, δηλαδή των μονοκαρβονικών οξέων που μπορούν να χαρακτηριστούν από την ένωση ενός αλκύλιου και ενός καρβοξυλίου, μετά το μεθανικό οξύ και το αιθανικό οξύ.
Χρησιμοποιείται ακόμη η αερόβια οξυγόνωση προπιονάλης. Πραγματοποιείται παρουσία ιόντων κοβαλτίου ή μαγγανίου. Αυτή η χημική αντίδραση γίνεται γρήγορα σε σχετικά ήπιες θερμοκρασίες, 40–50°C:
Μεγάλες ποσότητες προπιονικού οξέος παράγονταν κάποτε ως παραπροϊόν της παραγωγής αιθανικού οξέος. Αυτήν τη χρονική περίοδο η μεγαλύτερη παραγωγός προπιονικού οξέος είναι η εταιρεία BASF, με ετήσια παραγωγική χωρητικότητα περίπου 80.000 τόνους.
Βιοχημική παραγωγή
Το προπιονικό οξύ παράγεται, επίσης, βιολογικά με τη μορφή του εστέρα του με το συνένζυμο A, δηλαδή ως προπιονοϋλο-CoA, από τον καταβολισμό των λιπαρών οξέων που περιέχουν περιττό αριθμό ατόμων άνθρακα.
Στα βακτήρια του γένους προπιονιβακτήρια (Propionibacterium) το προπιονικό οξύ είναι το τελικό προϊόν του αναεροβικού τους μεταβολισμού. Αυτή η τάξη βακτηρίων βρίσκονται συχνά στα στομάχια των μηρυκαστικών και στους ιδρωτοποιούς αδένες των ανθρώπων. Σε αυτήν τη δραστηριότητα των βακτηρίων αυτών και στην επακόλουθη παραγωγή προπιονικού οξέος από αυτά οφείλεται η οσμή του ελβετικού τυριού και του ιδρώτα.
Επίσης, το προπιονικό οξύ βιοσυνθέτεται στο παχύ έντερο των ανθρώπων κατά τη βακτηριακή ζύμωση των διαιτητικών ινών[5].
Από μεθυλομηλονικό οξύ [HOOCCH(CH3)COOH] παράγεται προπιονικό οξύ[10]:
Το μεθυλομηλονικό οξύ παράγεται από το μηλονικό οξύ ως εξής:
Το προπιονικό οξύ έχει φυσικές ιδιότητες ενδιάμεσες ανάμεσα στα μικρότερης μοριακής μάζας καρβοξυλικά οξέα, δηλαδή το μεθανικό οξύ και το αιθανικό οξύ, και στα μεγαλύτερης μοριακής μάζας λιπαρά οξέα. Είναι αναμείξιμο με το νερό, αλλά μπορεί να απομακρυνθεί από αυτό προσθέτοντας αλάτι. Όπως επίσης το μεθανικό οξύ και το αιθανικό οξύ, σχηματίζει ζεύγη μορίων, που ενώνονται μεταξύ τους με δεσμούς υδρογόνου, τόσο στην υγρή κατάσταση, όσο και στην κατάσταση των ατμών του.
Το προπιονικό οξύ επιδεικνύει τις γενικές χημικές ιδιότητες των καρβοξυλικών οξέων. Περιληπτικά, μπορεί να σχηματίσει άλατα, αμίδια, εστέρες, ανυδρίτες και ακυλαλογονίδια. Σημαντική θεωρείται η α-βρωμίωσή του, με την παρουσία ερυθρού φωσφόρου, με τον οποίο το βρώμιο σχηματίζει προσωρινά τριβρωμιούχο φωσφόρο, οπότε σχηματίζει 2-βρωμοπροπιονικό οξύ (CH3CHBrCOOH)[11]
΄Οξινος χαρακτήρας και καρβοξυλικά άλατα
Σε υδατικό διάλυμα διίαταται μερικώς δίνοντας ανιόν καρβοξυλίου το οποίο σταθεροποιείται εξ αιτίας του φαινομένου του συντονισμού και επομένως το σημείο ισορροπίας είναι μετατοπισμένο προς τα δεξιά, σε σύγκριση με το νερό ή τις αλκοόλες.
Το προπιονικό οξύ είναι ένα ασθενές μονοβασικό οξύ (pKa = 4,88), ασθενέστερο από τα περισσότερα ανόργανα οξέα. Τα πέντε (5) υδρογόνα του αιθυλίου δεν αντικαθιστώνται από μέταλλα αλλά παρ'όλα αυτά το προπιονικό οξύ αντιδρά με ορισμένα μέταλλα και βάσεις σχηματίζοντας άλατα με σύγχρονη έκλυση υδρογόνου ή νερού αντίστοιχα[11]:
(Αντίδραση διάστασης)
(Επίδραση μετάλλων ηλεκτροθετικότερων του υδρογόνου)
(Αντίδραση εξουδετέρωσης)
Κυκλοπροσθήκη στον ένα (1) δεσμό C=O. Παράγεται 2-αιθυλο-2-οξιρανόλη, μια ετεροκυκλική αλκοόλη.
Συνολικά δηλαδή επτά (7) παράγωγα προϊόντα, που είναι πρακτικά ισοδύναμα (σ' αυτήν την περίπτωση) σε παραγωγή, εξαιτίας της μεγάλης δραστικότητας του μεθυλενίου, που ως δίριζα κάνει σχεδόν απόλυτα κινητικές (δηλαδή όχι εκλεκτικές) τις αντιδράσεις του.
Ο μεταβολισμός του προπιονικού οξέος αρχίζει με τη μετατροπή του σε προπιονοϋλο-CoA, το συνηθισμένο πρώτο στάδιο του μεταβολισμού των καρβοξυλικών οξέων. Αφού το προπιονικό οξύ περιέχει τρία (3) άτομαάνθρακα δεν μπορεί απευθείας να εισέλθει ούτε στη β-οξείδωση ούτε στον κύκλο του κιτρικού οξέος. Στα περισσότερα σπονδυλωτά, το προπιονυλ-CoA καρβοξυλιώνεται προς D-μεθυλομηλονοϋλο-CoA, που ισομερίζεται σε L-μεθυλομηλονοϋλο-CoA. Ένα ένζυμο, που βασίζεται στη βιταμίνη Β12, καταλύει τη μετατροπή του τελευταίου σε ηλεκτροϋλο-CoA, που είναι ένα ενδιάμεσο του κύκλου του κιτρικού οξέος, οπότε εισέρχεται στο μηχανισμό αυτό.
Στην προπιονική οξαιμία τα προπιονικά ανιόντα δρουν ως μεταβολικές τοξίνες σε κύτταρα του συκωτιού που χρησιμοποιούν τα μιτοχόνδριά τους για τη μετατροπή τους σε προπιονυλ-CoA και τα παράγωγά του.
Τα δεδομένα προέρχονταιεν μέρει από το «Table of periodic properties of thw Ellements», Sagrent-Welch Scientidic Company και Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, Σελ. 34.
W. Bertleff, M. Roeper, X. Sava, “Carbonylation” in Ullmann’s Encyclopedia of Chemical Technology Wiley-VCH: Weinheim, 2003. DOI: 10.1002/14356007.a05 217.
den Besten, G; van Eunen, K; Groen, AK; Venema, K; Reijngoud, DJ; Bakker, BM (September 2013). "The role of short-chain fatty acids in the interplay between diet, gut microbiota, and host energy metabolism.". Journal of Lipid Research 54 (9): 2325–40. doi:10.1194/jlr.R036012. PMID 23821742.