Jump to content

Малоновая кислота

(Перенаправлено с Малоната )
Малоновая кислота
Скелетная формула малоновой кислоты
Шаровидная модель молекулы малоновой кислоты.
Имена
Предпочтительное название ИЮПАК
Пропандиовая кислота [ 1 ]
Другие имена
Метандикарбоновая кислота
Идентификаторы
3D model ( JSmol )
КЭБ
ХЭМБЛ
ХимическийПаук
Лекарственный Банк
Информационная карта ECHA 100.005.003 Отредактируйте это в Викиданных
НЕКОТОРЫЙ
Характеристики
C3H4OC3H4O4
Молярная масса 104.061  g·mol −1
Плотность 1,619 г/см 3
Температура плавления От 135 до 137 ° C (от 275 до 279 ° F; от 408 до 410 К) (разлагается)
Точка кипения разлагается
763 г/л
Кислотность ( pKa ) рК а1 = 2,83 [ 2 ]
рК а2 = 5,69 [ 2 ]
-46.3·10 −6 см 3 /моль
Родственные соединения
Другие анионы
Малонат
Щавелевая кислота
Пропионовая кислота
Янтарная кислота
Фумаровая кислота
Родственные соединения
Малоновый диальдегид
Диметил малонат
Опасности
Паспорт безопасности (SDS) Внешний паспорт безопасности материалов
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).

Малоновая кислота ( ИЮПАК систематическое название : пропандиовая кислота ) представляет собой дикарбоновую кислоту структуры CH 2 (COOH) 2 . Ионизированная эфиры форма малоновой кислоты, а также ее и соли известны как малонаты . Например, диэтилмалонат малоновой кислоты — это диэтиловый эфир . Название происходит от греческого слова μᾶλον ( малон ), что означает «яблоко».

Малоновая кислота [ 3 ] Это вещество природного происхождения, содержащееся во многих фруктах и ​​овощах. [ 4 ] Существует предположение, что цитрусовые , выращенные в органическом земледелии, содержат более высокий уровень малоновой кислоты, чем фрукты, выращенные в традиционном сельском хозяйстве. [ 5 ]

Малоновая кислота была впервые получена в 1858 году французским химиком Виктором Десенем путем окисления яблочной кислоты . [ 3 ] [ 6 ]

Структура и подготовка

[ редактировать ]

Структура установлена ​​методом рентгеновской кристаллографии. [ 7 ] а обширные данные о свойствах, в том числе по термохимии конденсированной фазы, можно получить в Национальном институте стандартов и технологий . [ 8 ] Классическое получение малоновой кислоты начинается с хлоруксусной кислоты : [ 9 ]

Получение малоновой кислоты из хлоруксусной кислоты .

Карбонат натрия образует натриевую соль , которая затем вступает в реакцию с цианидом натрия с образованием натриевой соли цианоуксусной кислоты посредством нуклеофильного замещения . Нитрильная . группа может быть гидролизована гидроксидом натрия до малоната натрия, а при подкислении образуется малоновая кислота Однако в промышленности малоновую кислоту производят гидролизом диметилмалоната или диэтилмалоната . [ 10 ] производят путем ферментации глюкозы . Его также [ 11 ]

Органические реакции

[ редактировать ]

Малоновая кислота реагирует как типичная карбоновая кислота: образуя амидные , сложноэфирные, ангидридные и хлоридные производные. [ 12 ] Малоновый ангидрид можно использовать в качестве промежуточного продукта для производных моноэфиров или амидов, тогда как малонилхлорид наиболее полезен для получения диэфиров или диамидов. В хорошо известной реакции малоновая кислота конденсируется с мочевиной с образованием барбитуровой кислоты . Малоновую кислоту также можно конденсировать с ацетоном с образованием кислоты Мелдрама , универсального промежуточного продукта в дальнейших превращениях. Эфиры малоновой кислоты также используются в качестве CH 2 COOH Синтон в синтезе малонового эфира .

Синтез митохондриальных жирных кислот

[ редактировать ]

Малоновая кислота является исходным субстратом синтеза митохондриальных жирных кислот (mtFASII), в котором она превращается в малонил-КоА с помощью члена 3 семейства ацил-КоА-синтетазы (ACSF3). [ 13 ] [ 14 ]

Кроме того, производное кофермента А малоната, малонил-КоА, является важным предшественником в цитозольном биосинтезе жирных кислот наряду с ацетил-КоА . Малонил-КоА образуется там из ацетил-КоА под действием ацетил-КоА-карбоксилазы , а малонат переносится на ацильный белок-носитель для присоединения к цепи жирной кислоты.

Реакция Бриггса-Раушера

[ редактировать ]

Малоновая кислота является ключевым компонентом реакции Бриггса-Раушера , классического примера осциллирующей химической реакции . [ 15 ]

Конденсация Кневенагеля

[ редактировать ]

При конденсации Кневенагеля малоновая кислота или ее диэфиры реагируют с карбонильной группой альдегида или кетона с последующей реакцией дегидратации .

Z=COOH (малоновая кислота) или Z=COOR' (эфир малоната)

Когда используется сама малоновая кислота, это обычно происходит потому, что желаемый продукт - это продукт, в котором произошла вторая стадия с потерей диоксида углерода в так называемой модификации Дебнера . [ 16 ]

Модификация Дёбнера конденсации Кнёвенагеля.

Так, например, продуктом реакции акролеина и малоновой кислоты в пиридине является транс-2,4-пентадиеновая кислота с одной карбоксильной группой, а не с двумя. [ 17 ]

Приготовление перекиси углерода

[ редактировать ]

Субооксид углерода получают нагреванием сухой смеси пятиокиси фосфора ( P 4 O 10 ) и малоновая кислота. [ 18 ] Он реагирует аналогично малоновому ангидриду , образуя малонаты. [ 19 ]

Приложения

[ редактировать ]

Малоновая кислота является предшественником специальных полиэфиров . Его можно превратить в 1,3-пропандиол для использования в полиэфирах и полимерах (полезность которых неясна). Он также может быть компонентом алкидных смол , которые используются в ряде покрытий для защиты от повреждений, вызванных ультрафиолетовым излучением, окислением и коррозией. Одним из применений малоновой кислоты является промышленность по производству покрытий в качестве сшивателя для порошковых покрытий низкотемпературного отверждения, которые становятся все более ценными для термочувствительных подложек и желания ускорить процесс нанесения покрытий. [ 20 ] В 2014 году мировой рынок автомобильных покрытий оценивался в 18,59 млрд долларов США с прогнозируемыми совокупными годовыми темпами роста на уровне 5,1% до 2022 года. [ 21 ]

Он используется в ряде производственных процессов в качестве дорогостоящего специального химического вещества, включая электронную промышленность, промышленность по производству ароматизаторов и ароматизаторов. [ 4 ] специальные растворители, сшивка полимеров и фармацевтическая промышленность. В 2004 году годовое мировое производство малоновой кислоты и родственных диэфиров составило более 20 000 метрических тонн. [ 22 ] Потенциальный рост этих рынков может быть результатом достижений промышленной биотехнологии, которая стремится вытеснить химические вещества на основе нефти в промышленных применениях.

В 2004 году малоновая кислота была включена Министерством энергетики США в число 30 основных химических веществ, производимых из биомассы. [ 23 ]

В пищевой и лекарственной промышленности малоновая кислота может использоваться для контроля кислотности либо в качестве наполнителя в фармацевтических рецептурах, либо в качестве натуральной консервирующей добавки для пищевых продуктов. [ 4 ]

Малоновая кислота используется в качестве строительного материала для производства множества ценных соединений. [ 24 ] включая вкусовые и ароматические соединения гамма-ноналактон, коричную кислоту и фармацевтическое соединение вальпроат .

Малоновая кислота (до 37,5% по весу) использовалась для сшивания кукурузного и картофельного крахмала с целью производства биоразлагаемого термопластика; процесс проводится в воде с использованием нетоксичных катализаторов. [ 25 ] [ 26 ] В 2014 году полимеры на основе крахмала занимали 38% мирового рынка биоразлагаемых полимеров, причем крупнейшими сегментами конечного использования были упаковка для пищевых продуктов, пенопластовая упаковка и мешки для компоста. [ 27 ]

Компания Eastman Kodak и другие используют малоновую кислоту и ее производные в качестве хирургического клея. [ 28 ]

Патология

[ редактировать ]

Если повышенные уровни малоновой кислоты сопровождаются повышенными уровнями метилмалоновой кислоты , это может указывать на метаболическое заболевание, сочетающее малоновую и метилмалоновую ацидурию (CMAMMA). Рассчитав соотношение малоновой кислоты и метилмалоновой кислоты в плазме крови, CMAMMA можно отличить от классической метилмалоновой ацидемии . [ 29 ]

Биохимия

[ редактировать ]

Малоновая кислота является классическим примером конкурентного ингибитора фермента сукцинатдегидрогеназы ( комплекса II) в дыхательной цепи транспорта электронов . [ 30 ] Он связывается с активным центром фермента, не вступая в реакцию, конкурируя с обычным субстратом сукцинатом , но не имея группы -CH 2 CH 2 -, необходимой для дегидрирования. Это наблюдение было использовано для установления структуры активного центра сукцинатдегидрогеназы. Ингибирование этого фермента снижает клеточное дыхание. [ 31 ] [ 32 ] Поскольку малоновая кислота является естественным компонентом многих продуктов питания, она присутствует у млекопитающих, включая человека. [ 33 ]

[ редактировать ]

Фторированная версия малоновой кислоты — дифтормалоновая кислота . [1]

Химическая структура малонат- дианиона .

Малоновая кислота является дипротонной ; то есть он может отдавать два протона на молекулу. Это первый 2,8, а второй 5,7. [ 2 ] Таким образом, малонат -ион может быть H O O C CH 2 COO или CH 2 ( CO O ) 2- 2 . Малонатные или пропандиоатные соединения включают соли и эфиры малоновой кислоты, такие как

  1. ^ Международный союз теоретической и прикладной химии (2014). Номенклатура органической химии: Рекомендации ИЮПАК и предпочтительные названия 2013 . Королевское химическое общество . п. 746. дои : 10.1039/9781849733069 . ISBN  978-0-85404-182-4 .
  2. ^ Jump up to: а б с Данные pKa, составленные Р. Уильямсом (pdf; 77 КБ). Архивировано 2 июня 2010 г. на Wayback Machine.
  3. ^ Jump up to: а б Чисхолм, Хью , изд. (1911). «Малоновая кислота» . Британская энциклопедия . Том. 17 (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета. п. 495.
  4. ^ Jump up to: а б с «Пропандиовая кислота» . Компания «Добрые ароматы» . Проверено 7 октября 2020 г.
  5. ^ Ха CN, Нгок НД, Нгок КП, Трунг ДД, Куанг БН (2012). «Концентрация органических кислот в цитрусовом соке, полученном в результате традиционного и органического земледелия» . Акта Садоводство . 933 (933): 601–606. дои : 10.17660/actahortic.2012.933.78 . hdl : 10400.1/2790 . ISSN   0567-7572 .
  6. ^ Дессень V (1858 г.). яблочной кислоты » о кислоте , полученной окислением « Примечание .
  7. ^ Гопалан Р.С., Кумарадхас П., Кулкарни Г.У., Рао К.Н. (2000). «Экспериментальное исследование плотности заряда алифатических дикарбоновых кислот». Журнал молекулярной структуры . 521 (1–3): 97–106. Бибкод : 2000JMoSt.521...97S . дои : 10.1016/S0022-2860(99)00293-8 .
  8. ^ Интернет-книга NIST по химии. «Пропандиовая кислота» .
  9. ^ Вайнер Н. «Малоновая кислота» . Органические синтезы ; Сборник томов , т. 2, с. 376 .
  10. ^ Патент США 2373011 , Бриттон EC, Эзра М., «Производство малоновой кислоты», выдан 3 апреля 1945 г., передан компании Dow Chemical Co.  
  11. ^ США 20200172941 , Дитрих Дж.А., «Рекомбинантные клетки-хозяева для производства малоната», передан Lygos Inc.  
  12. ^ Поллак П., Ромедер Г. (2005). «Малоновая кислота и производные». В Поллаке П., Ромедере Дж. (ред.). Химическая энциклопедия Ван Ностранда . дои : 10.1002/0471740039.vec1571 . ISBN  0471740039 .
  13. ^ Витковский, Анджей; Твитт, Дженнифер; Смит, Стюарт (2011). «Белок ACSF3 млекопитающих представляет собой малонил-КоА-синтетазу, которая поставляет единицы удлинителя цепи для митохондриального синтеза жирных кислот» . Журнал биологической химии . 286 (39): 33729–33736. дои : 10.1074/jbc.M111.291591 . ПМК   3190830 . ПМИД   21846720 .
  14. ^ Боуман, Кейтлин Э.; Родригес, Сусана; Селен Альпергин, Эбру С.; Акоба, Мишель Г.; Чжао, Лян; Хартунг, Томас; Клейпул, Стивен М.; Уоткинс, Пол А.; Вольфганг, Майкл Дж. (2017). «Малонил-КоА-синтетаза млекопитающих ACSF3 необходима для малонилирования митохондриальных белков и метаболической эффективности» . Клеточная химическая биология . 24 (6): 673–684.е4. doi : 10.1016/j.chembiol.2017.04.009 . ПМЦ   5482780 . ПМИД   28479296 .
  15. ^ Чепей Л.И., Болла К. «Влияние салициловой кислоты на осциллирующую реакцию Бриггса-Раушера» (PDF) . Студия УББ Химия . 1 : 285–300.
  16. ^ Дёбнер О. (1902). «О ненасыщенных кислотах с двумя двойными связями, гомологичных сорбиновой кислоте» . Отчеты Немецкого химического общества . 35 :1136–36. дои : 10.1002/cber.190203501187 .
  17. ^ Джессап П.Дж., Петти CB, Роос Дж., Оверман Л.Е. (1988). «1-N-Ациламино-1,3-диены из 2,4-пентадиеновых кислот перегруппировкой Курциуса: бензил-транс-1,3-бутадиен-1-карбамат» . Органические синтезы ; Сборник томов , т. 6, с. 95 .
  18. ^ Дильс О , Вольф Б (1906). «О угарном газе. Я» . хим. Бер. 39 :689-697. дои : 10.1002/cber.190603901103 .
  19. ^ Перкс Х.М., Либман Дж.Ф. (2000). «Парадигмы и парадоксы: аспекты энергетики карбоновых кислот и их ангидридов». Структурная химия . 11 (4): 265–269. дои : 10.1023/А:1009270411806 . S2CID   92816468 .
  20. ^ Факе Т., Субраманиан Р., Дворчак М., Фэн С. (февраль 2004 г.). «Диэтилмалонат блокирует изоцианат в качестве сшивающих агентов для порошковых покрытий, отверждаемых при низких температурах». Материалы 31-го Международного симпозиума по водоборам, покрытиям с высоким содержанием твердых частиц и порошковым покрытиям .
  21. ^ Джеймс С. Мировой рынок автомобильных покрытий. Отчет Grand View Research Market за 2015 год (Отчет).
  22. ^ «Диэфиры малоновой кислоты» (PDF) . Инчем . Публикации ЮНЕП. Архивировано из оригинала (PDF) 18 ноября 2017 г. Проверено 11 декабря 2015 г.
  23. ^ Верпи Т.А., Холладей Дж.Э., Уайт Дж.Ф. (август 2004 г.). Верпи Т.А., Петерсен Г. (ред.). Химикаты с максимальной добавленной стоимостью из биомассы. Том I: Результаты проверки потенциальных кандидатов на сахар и синтез-газ (PDF) (Отчет). Министерство энергетики США. дои : 10.2172/926125 . ОСТИ   926125 .
  24. ^ Хильдбранд, С.; Поллак, П. Малоновая кислота и ее производные. 15 марта 2001 г. Энциклопедия промышленной химии Ульмана.
  25. ^ US 9790350 , Нетравали А.Н., Дастидар Т.Г., «Композиции смол из сшитого нативного и воскообразного крахмала и способы их производства», присвоен Корнельскому университету.  
  26. ^ Гош Дастидар Т., Нетравали А.Н. (ноябрь 2012 г.). « Зеленая» сшивка нативных крахмалов малоновой кислотой и их свойства». Углеводные полимеры . 90 (4): 1620–8. дои : 10.1016/j.carbpol.2012.07.041 . ПМИД   22944425 .
  27. ^ Биоразлагаемые полимеры: Справочник по химической экономике (Отчет). IHS Маркит. Июнь 2021.
  28. ^ US 3591676 , Хокинс Дж., Фассетт Д., «Хирургические адгезивные композиции».  
  29. ^ де Сайн-ван дер Фельден М.Г., ван дер Хам М., Янс Дж.Дж., Виссер Г., Принсен Х.К., Верховен-Дуиф Н.М. и др. (2016). Морава Э., Баумгартнер М., Паттерсон М., Рахман С. (ред.). «Новый подход к быстрой метаболической диагностике при КМАММА» . Отчеты JIMD . 30 . Берлин, Гейдельберг: Springer: 15–22. дои : 10.1007/8904_2016_531 . ISBN  978-3-662-53681-0 . ПМК   5110436 . ПМИД   26915364 .
  30. ^ Парди AB, Поттер VR (март 1949 г.). «Малонатное ингибирование окисления в цикле трикарбоновых кислот Кребса» . Журнал биологической химии . 178 (1): 241–250. дои : 10.1016/S0021-9258(18)56954-4 . ПМИД   18112108 .
  31. ^ Поттер В.Р., Дюбуа К.П. (март 1943 г.). «Исследование механизма транспорта водорода в тканях животных: VI. Исследования ингибитора сукцинатдегидрогеназы» . Журнал общей физиологии . 26 (4): 391–404. дои : 10.1085/jgp.26.4.391 . ПМК   2142566 . ПМИД   19873352 .
  32. ^ Дервартанян Д.В., Вигер С. (1964). «Исследования сукцинатдегидрогеназы». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) — Специализированный отдел по энзимологическим вопросам . 92 (2): 233–247. дои : 10.1016/0926-6569(64)90182-8 .
  33. ^ «Метабокард для малоновой кислоты» . База данных метаболомов человека . 13 марта 2020 г. Проверено 6 октября 2020 г.
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: b6ccd3d3bcb7ab128633d434ebf6ec01__1723470240
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/b6/01/b6ccd3d3bcb7ab128633d434ebf6ec01.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Malonic acid - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)