옥살산염

3. 구조

옥살산 이온(O₂CCO₂²⁻)은 일반적으로 O-C-C-O 이면각이 약 90°에 가까운 비평면 구조를 가지며, D_2d 대칭에 가깝다.^[4] 그러나 양이온과 킬레이트화될 때는 평면형, D_2h 구조를 취한다.^[5][6] 옥살산세슘(Cs₂C₂O₄)의 경우, O-C-C-O 이면각은 81(1)°로, 두 개의 CO₂ 평면이 엇갈린 D_2d 대칭 구조에 더 가깝다.^[7][8] 옥살산루비듐(Rb₂C₂O₄)은 평면형과 엇갈린 옥살산 이온을 포함하는 두 가지 구조 형태가 확인되었다.^[8]

자유로운 이중 음이온 C₂O₄²⁻의 경우, 회전 장벽은 약 2~6 kcal/mol로 계산된다.^[11][12][13] 이는 중심 C−C 결합이 두 CO₂⁻ 단위 사이의 최소한의 π 상호작용을 가진 단일 결합이라는 해석과 일치한다.^[4] C−C 결합의 회전 장벽은 정전기적 상호작용에 기인하며, 평면형에서 불리한 O−O 반발이 최대화되기 때문이다.

옥살산 이온의 구조는 평면형과 O–C–C–O의 이면각이 90°인 비틀림형 두 가지가 있다. X선 결정 구조 분석에 따르면, 옥살산염 결정 내에서는 대부분 평면 분자의 D_2h에 가까운 분자 대칭성을 갖는다.^[20] 특히, (M = Li, Na, K)의 무수물 결정에서는 옥살산 이온이 정확하게 D_2h 평면 배좌를 취한다.^[21][22] 그러나 수용액에서는 옥살산 이온이 비틀림형 배좌로 변화한다는 것이 진동 분광법을 통해 밝혀졌다.^[20] 세슘염 무수물()에서는 결정 내에서도 O–C–C–O 이면각이 81(1)°로, 비틀림형 배좌를 취하며 구조에 가깝다.^[23][24] 루비듐염 무수물()은 두 가지 다형이 존재하는데, 하나는 칼륨염과 같은 평면형, 다른 하나는 세슘염과 같은 비틀림형 구조를 갖는다.

이론 계산에 따르면, 옥살산 이온() 주위에 다른 이온이나 분자가 없을 경우 비틀림형 배좌가 평면 배좌보다 안정하며, 그 차이는 약 2–6 kcal/mol이다.^[25][26][27] 이는 2개의 는 공액하고 있지 않다는 해석과 일치한다.^[20] 옥살산 이온의 탄소-탄소 결합은 평면 배좌의 경우에도 보통보다 조금 길어진다.^[24] 평면형이 불안정해지는 것은 산소 원자 간의 정전기적 반발이 평면형에서 최대가 되기 때문이다.

옥살산 이온은 수산화철(III)칼륨 등에서 보이는 바와 같이 이자의 킬레이트 배위자가 되며, 금속 원자에 배위할 때는 반드시 평면 배좌를 취한다.

4. 자연에서의 존재

옥살산염은 많은 식물에서 발견되며, 당류의 불완전한 산화에 의해 합성된다.^[14] 시금치, 루바브, 메밀의 뿌리 및/또는 잎과 같은 여러 식물성 식품에는 옥살산이 많이 함유되어 있으며, 어떤 사람들에게는 신장 결석 형성에 기여할 수 있다. 옥살산이 풍부한 식물에는 명아주, 괭이밥속 종, 루바브, 메밀 등이 있다.^[32]

다른 식용 식물 중에서도 상당한 농도의 옥살산을 함유한 식물은 카람볼라(star fruit), 후추, 파슬리, 양귀비씨, 비름, 근대, 사탕무, 코코아 가루, 초콜릿, 대부분의 견과류, 대부분의 베리류, 피시테일 야자, 뉴질랜드 시금치, 콩류 등이 있다.

차나무 잎에는 다른 식물에 비해 가장 높은 옥살산 농도가 측정되었다. 그러나 뜨거운 물에 우려내어 만든 차 음료에는 일반적으로 사용되는 차잎의 양이 적기 때문에 옥살산 함량이 적거나 중간 정도이다.

옥살산염은 유기 광물 형태로도 존재한다. 옥살산 칼슘 (웨델라이트, 휘웰라이트, 카오키사이트), 무어라이트, 훔볼트라이트 등이 알려져 있다.

4. 1. 옥살산염 함량이 높은 식품

5. 금속 이온과의 배위 화합물

옥살산염은 '''ox'''로 약칭되기도 하며, 금속 이온과 결합하여 다양한 배위 화합물(착물)을 형성한다.^[28][29] 옥살산염은 주로 이가(二價) 리간드로 작용하여 금속 이온과 5원자 고리 구조(MO₂C₂)를 형성한다.^[28][29] 대표적인 착물로는 페리옥살산칼륨(K₃[Fe(C₂O₄)₃])이 있다. 항암제인 옥살리플라틴은 백금 기반 약물의 수용성을 향상시켜 신독성과 같은 부작용을 줄인 옥살산염 착물의 예시이다.^[28][29] 옥살산과 옥살산염은 자가 촉매 반응에서 과망간산 이온에 의해 산화될 수 있다.^[28][29] 옥살산의 주요 용도 중 하나는 녹 제거인데, 이는 옥살산염이 삼가철 이온과 물에 녹는 유도체를 형성하기 때문이다.

6. 과다 섭취 및 관련 질환

옥살산이 풍부한 음식을 과다 섭취하면 신장결석의 위험 요소인 칼슘옥살레이트와 같은 금속 이온의 신장결석 형성과 관련이 있다.^[16] '''아스페르길루스'''속의 일부 곰팡이는 옥살산을 생성한다.^[17] 혈중 옥살산염 수치가 과다한 상태를 고옥살산혈증(hyperoxalemia)이라고 하고, 소변 내 옥살산염 수치가 높은 상태를 고옥살산뇨증(hyperoxaluria)이라고 한다.

6. 1. 후천성 고옥살산뇨증

6. 2. 선천성 고옥살산뇨증

7. 한국의 관점 및 정책

참조

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