Малеиновая кислота. Свойства, получение, применение и цена малеиновой кислоты

Свойства малеиновой кислоты

Формула малеиновой кислоты: —  HOOC-CH=CH-COOH. Простая запись: — С4Н4О4. Такая же формула соответствует фумаровой кислоте. Но, построение атомов в ней иное. Фумаровое соединение является транс-изомером. Это значит, что заместители расположены по разные стороны оси. В малеиновой же кислоте они с одной стороны. Для наглядности приведем обе пространственные формулы:

Малеиновая-кислота-Свойства-получение-применение-и-цена-малеиновой-кислоты-1

Поскольку в героини статьи присутствуют внутримолекулярные водородные связи, малеиновая кислота свойство имеет растворяться в воде. Фумаровое вещество на это не способно.

Малеиновая же кислота растворяется в количестве 78,8 граммов на 100 миллилитров воды. Реакция проходит при комнатной температуре. Для растворения в ацетоне, этаноле и диэтиловом эфире тоже достаточно обычных условий.

Внешне кислота – кристаллическое вещество. Белый порошок кисловат, плавится уже при 135-ти градусах Цельсия. Если же довести до кипения, образуются едкие пары, дым. Закипает она при 280-ти  градусах. Для фумарового двойника – это лишь температура плавления. К тому же, фумаровое соединение устойчиво, чего не скажешь о малеиновом.

Малеиновая кислота легко переходит в другие кислоты. Для превращения нужен солнечный свет. В его присутствии из малеиновой получаются, к примеру, фумаровая и янтарная кислоты.

Неустойчивость её не беспокоит промышленников, поскольку они используют не чистое вещество, а ангидрит малеиновой кислоты. Он устойчив. Получают ангидрит, окисляя н-бутан, или бензол. Устойчивы, так же, эфиры малеиновой кислоты. Они тоже имеют практическое применение. Какое, расскажем в следующей главе.

Физические свойства

Молекула малеиновой кислоты менее стабильна чем фумаровой кислоты. Разница их теплот сгорания равна 22,7 кДж/моль. Также малеиновая кислота хорошо растворима в воде (78,8 г/л при 25 °C), а фумаровая кислота — плохо (6,3 г/л при 25 °C). Оба свойства объясняются образованием внутримолекулярных водородных связей в молекуле малеиновой кислоты.

Общая характеристика

Химическое соединение транс-изомер малеиновой кислоты – фумаровая кислота, представляет собой органическое соединение с химической формулой HOOC-CH=CH-COOH и эмпирической (рациональной) формулой H4C4O4.

Фумаровая кислота имеет молярную массу 116,07 г/моль, плотность ее 1, 635 г/см3. Температура плавления около 287-296,4°С. Температура кипения – 165°С. Кислота хорошо растворима в спирте, растворимость в воде слабовыраженная. В органических растворах – не растворима.

Фумаровая кислота представлена в виде белой (или не имеющей окраски) твердой рассыпчатой кристаллической массой. Данная кислота не обладает ароматом, но обладает слегка острым кислотно-фруктовым вкусом. Соли и эфиры фумаровой кислоты имеют название фумаратов.

Общая характеристика фумаровой кислоты

Общее описание

Фумаровая кислота

Фумаровая кислота – изомер этилен-1,2-дикарбоновой кислоты в трансконфигурации (имеет расположение углеводородных заместителей по разные стороны двойной связи С-С). Впервые это вещество получили из янтарной кислоты.

Интересные факты о нефти и нефтедобычеВам будет интересно:Интересные факты о нефти и нефтедобыче

Эмпирическая формула фумаровой кислоты: C4H4O4.

По внешнему виду соединение представляет собой бесцветный кристаллический порошок без запаха.

Структурная формула фумаровой кислоты изображена на рисунке ниже:

Структурная формула фумаровой кислоты

Кислота содержится во многих растениях (повилика европейская, хохлатка, маковые и другие), лишайниках и грибах, а также образуется при брожении углеводов в присутствии грибка аспергилла дымящего (aspergillus fumigatus).

История и методы синтеза

Малеиновая кислота впервые была получена Лассэнем в 1819 г. перегонкой яблочной кислоты. По Перкину (1881 г.), для её получения яблочную кислоту обрабатывают ацетилхлоридом, получая ацетил-яблочный ангидрид, который разлагается с образованием уксусной кислоты и малеинового ангидрида, гидратацией которого получают малеиновую кислоту.

Общая схема процесса:

Maleic_acid_Perkin.jpg

Биохимия

Фумаровая кислота содержится в крови здорового человека в концентрации до 3 мг/л. Она образуется в качестве промежуточного вещества в цикле трикарбоновых кислот, в процессе синтеза мочевины и окисления некоторых аминокислот, а также в коже человека под воздействием ультрафиолетового излучения.

Фумараты играют важную роль в тканях человека при их кислородном голодании. В комбинации с яблочной кислотой и солями глутаминовой кислоты они увеличивают содержание АТФ и гликогена – основной формы хранения глюкозы, универсального источника энергии для клеток. В опытах над крысами было установлено, что это вещество повышает продолжительность сокращения сердца при его изоляции. При геморрагическом шоке фумараты способствуют увеличению выживаемости животных.

Производство в промышленности

В промышленности малеиновою кислоту получают гидролизом малеинового ангидрида, который получают каталитическим окислением бензола по схеме:

Oxidation_benzene.gif

Синтез

Фумаровая кислота - получение

Получение фумаровой кислоты в промышленных масштабах производится с помощью каталитической изомеризации малеиновой кислоты в водном растворе. В России по такой технологии синтезируют техническую кислоту, которая не применима в пищевой промышленности и фармации из-за наличия солей тяжелых металлов.

Пищевая фумаровая кислота высокой степени очистки производится из яблочной или винной кислоты. Этот способ изготовления вещества сопряжен с техническими сложностями (требуется трудоемкая многоступенчатая очистка) и является более дорогим. Качество технической фумаровой кислоты в большей степени зависит от чистоты малеиновой кислоты, которую получают из малеинового и фталевого ангидридов.

Применение в промышленности

Наиболее важным применением малеиновой кислоты является использование её в производстве фумаровой кислоты. Для производства фумаровой кислоты малеиновою кислоту каталитически (катализаторы — тиомочевина, неорганические кислоты) изомеризуют. Очень малая растворимость фумаровой кислоты сильно упрощает её отделение от непрореагировавшей малеиновой кислоты. Хотя обе кислоты являются конформерами, они не могут самопроизвольно превращаться одна в другую. Это объясняется тем, что для их взаимопревращение нужно разорвать двойную углерод-углеродную связь, что не является энергетически выгодным. Путём озонолиза малеиновою кислоту превращают в глиоксиловою кислоту.

Применение

Фумаровая кислота - применение

В химической промышленности кислота используется для производства следующих веществ:

  • полиэфирные смолы;
  • синтетические высыхающие масла;
  • пластификаторы;

В пищевой промышленности (добавка E297) она применяется как подкислитель (заменитель лимонной и винной кислоты) при приготовлении напитков, сладостей и выпечки. Ее расход при этом ниже, чем у аналогов. Технические характеристики пищевой добавки регламентируются по ГОСТ 33269-2015.

Цена малеиновой кислоты

Цена малеиновой кислоты доступна. Именно поэтому вещество полюбилось промышленникам. Затраты на получение соединения минимальны, а прок от него велик. Продают, в основном, производные кислоты.

Так, за килограмм ангидрида просят около 200-от рублей. Чистая кислота стоит, как правило, дешевле. За кило просят примерно 150 рублей. При этом, идет приписка «ЧДА».Эта аббревиатура означает «Чистый для анализа».

То есть, ценник выставляется за кислоту без сторонних примесей. Если брать техническую, можно обойтись тратами в 70-100 рублей за каждую 1 000 граммов.

Хранение и транспортировка: требования безопасности

Хранение и перевозка фумаровой кислоты регламентируется ГОСТом 33269-2015 последней редакции от 01 июля 2016 года. Данный ГОСТ был принят участниками Евразийского экономического союза, а также среди следующего списка стран:

  • Республика Армения
  • Республика Беларусь
  • Республика Казахстан
  • Киргизская Республика
  • Российская Федерация

Согласно ГОСТу для упаковки применяются мешки из мешочных тканей и бумажные. Допустимо упаковывать фумаровую кислоту в гофрированный картон, но если речь идет о пищевой добавке с пометкой для пищевых продуктов в соответствие с ГОСТом 13511.

Для транспортировки и хранения в мешках используют мешки вкладыши из полиэтилена. Для герметизации внутренние мешки запаивают, или используют шпагаты-связки. Верхние упаковки сшивают.

ГОСТ допускает изменение вида и способа упаковки фумаровой кислоты, если это соответствует нормативным документам страны производства.

При перевозке фумаровой кислоты нет требований к определенному транспорту. Но должны быть соблюдены требования к определенному транспортному средству по нормативам перевозки химических реагентов.

Хранением фумаровой кислоты осуществляется в упаковке выпуска в относительно сухих (не более 70% влажности) помещениях без контакта с прямыми солнечными лучами. Температура воздуха приемлемая для хранения колеблется от 10°C до 25°C.

Сроки хранения и сроки годности определяет производитель. Чаще этот показатель установлен на отметке 1 год.

Компания «Эверест» поставляет фумаровую кислоту в соответствии со всеми требованиями принятыми на территориях Российской Федерации и стран Евразийского экономического союза.

Другие реакции

Малеиновою кислоту можно превратить в яблочную кислоту путём гидратации, в янтарную кислоту путём гидрирования, в малеиновый ангидрид путём дегидратации. Вышеперечисленные реакции не используются в промышленности, потому что они являются экономически невыгодными.

Медицина

Фумаровая кислота - применение в медицине

В медицине данное соединение используются в следующих целях:

  • диметиловый эфир (диметилфумарат) – лечение кожных патологий (псориаз, лишай), рассеянного склероза, облысения, гранулематозных заболеваний; фунгицидное, противогрибковое средство;
  • натриевая соль фумаровой кислоты – инфузионные препараты, кристаллоидные кровезаменители, обладающие антигипоксическим, антиоксидантным действием (применяются при гастродуоденальных кровотечениях, перитоните, тяжелых термических травмах, кардиохирургических операциях, остром коронарном синдроме, гиповолемии, обширных кровопотерях, интоксикациях);
  • другие производные – средства, повышающие аппетит, транквилизаторы, рентгеноконтрастные препараты, лекарства для терапии ринита.

Среди препаратов второй группы наибольшее практическое применение находят Мафусолом, Мексидолом, Конфумин и Полиоксифумарин.

В настоящее время проводятся также клинические испытания препаратов с фумаровой кислотой для лечения таких патологий, как:

  • злокачественные новообразования;
  • хорея Гентингтона;
  • ВИЧ;
  • малярия.

Проведенные опыты на животных показали, что длительно принимаемый с пищей 1% раствор кислоты значительно снижает активность канцерогенов.

Фумаровая кислота приводит к уменьшению кислотности желудка и влияет на микрофлору ЖКТ. В кишечнике она создает слабокислую среду, благодаря чему угнетается рост патогенных бактерий и создаются благоприятные условия для развития лакто-, бифидо- и ацидобактерий. Однако из-за сложности получения кислоты высокой степени очистки в фармацевтических целях и при производстве БАД это соединение применяется редко.

Сельское хозяйство

Фумаровая кислота - применение в сельском хозяйстве

В сельском хозяйстве фумаровая кислота используется в качестве добавки в корм домашних животных для выполнения следующих функций:

  • улучшение обмена веществ при стрессовых ситуациях;
  • повышение перевариваемости кормов, усиление аппетита;
  • стимулирование набора мышечной ткани, ускорение формирования костей и образования яиц у домашней птицы (негормональный анаболик);
  • повышение защитных сил организма в период массовых заболеваний и вакцинации;
  • нормализация кишечной флоры, профилактика грибковых и бактериальных заболеваний.

Фумаровая кислота вызывает ускоренное образование АТФ, способствует накоплению питательных веществ и аскорбиновой кислоты, которая является одним из главных антиоксидантов.

Отрывок, характеризующий Малеиновая кислота

– Все мысли! об тебе… мысли, – потом выговорил он гораздо лучше и понятнее, чем прежде, теперь, когда он был уверен, что его понимают. Княжна Марья прижалась головой к его руке, стараясь скрыть свои рыдания и слезы.

Он рукой двигал по ее волосам.

– Я тебя звал всю ночь… – выговорил он.

– Ежели бы я знала… – сквозь слезы сказала она. – Я боялась войти.

Он пожал ее руку.

– Не спала ты?

– Нет, я не спала, – сказала княжна Марья, отрицательно покачав головой. Невольно подчиняясь отцу, она теперь так же, как он говорил, старалась говорить больше знаками и как будто тоже с трудом ворочая язык.

– Душенька… – или – дружок… – Княжна Марья не могла разобрать; но, наверное, по выражению его взгляда, сказано было нежное, ласкающее слово, которого он никогда не говорил. – Зачем не пришла?

«А я желала, желала его смерти! – думала княжна Марья. Он помолчал.

– Спасибо тебе… дочь, дружок… за все, за все… прости… спасибо… прости… спасибо!.. – И слезы текли из его глаз. – Позовите Андрюшу, – вдруг сказал он, и что то детски робкое и недоверчивое выразилось в его лице при этом спросе. Он как будто сам знал, что спрос его не имеет смысла. Так, по крайней мере, показалось княжне Марье.

– Я от него получила письмо, – отвечала княжна Марья.

Он с удивлением и робостью смотрел на нее.

– Где же он?

– Он в армии, mon pere, в Смоленске.

Он долго молчал, закрыв глаза; потом утвердительно, как бы в ответ на свои сомнения и в подтверждение того, что он теперь все понял и вспомнил, кивнул головой и открыл глаза.

– Да, – сказал он явственно и тихо. – Погибла Россия! Погубили! – И он опять зарыдал, и слезы потекли у него из глаз. Княжна Марья не могла более удерживаться и плакала тоже, глядя на его лицо.

Он опять закрыл глаза. Рыдания его прекратились. Он сделал знак рукой к глазам; и Тихон, поняв его, отер ему слезы.

Потом он открыл глаза и сказал что то, чего долго никто не мог понять и, наконец, понял и передал один Тихон. Княжна Марья отыскивала смысл его слов в том настроении, в котором он говорил за минуту перед этим. То она думала, что он говорит о России, то о князе Андрее, то о ней, о внуке, то о своей смерти. И от этого она не могла угадать его слов.

– Надень твое белое платье, я люблю его, – говорил он.

Поняв эти слова, княжна Марья зарыдала еще громче, и доктор, взяв ее под руку, вывел ее из комнаты на террасу, уговаривая ее успокоиться и заняться приготовлениями к отъезду. После того как княжна Марья вышла от князя, он опять заговорил о сыне, о войне, о государе, задергал сердито бровями, стал возвышать хриплый голос, и с ним сделался второй и последний удар.

Княжна Марья остановилась на террасе. День разгулялся, было солнечно и жарко. Она не могла ничего понимать, ни о чем думать и ничего чувствовать, кроме своей страстной любви к отцу, любви, которой, ей казалось, она не знала до этой минуты. Она выбежала в сад и, рыдая, побежала вниз к пруду по молодым, засаженным князем Андреем, липовым дорожкам.

– Да… я… я… я. Я желала его смерти. Да, я желала, чтобы скорее кончилось… Я хотела успокоиться… А что ж будет со мной? На что мне спокойствие, когда его не будет, – бормотала вслух княжна Марья, быстрыми шагами ходя по саду и руками давя грудь, из которой судорожно вырывались рыдания. Обойдя по саду круг, который привел ее опять к дому, она увидала идущих к ней навстречу m lle Bourienne (которая оставалась в Богучарове и не хотела оттуда уехать) и незнакомого мужчину. Это был предводитель уезда, сам приехавший к княжне с тем, чтобы представить ей всю необходимость скорого отъезда. Княжна Марья слушала и не понимала его; она ввела его в дом, предложила ему завтракать и села с ним. Потом, извинившись перед предводителем, она подошла к двери старого князя. Доктор с встревоженным лицом вышел к ней и сказал, что нельзя.

Вред для здоровья

Очищенная кислота высокого качества безопасна для здоровья человека. Вред фумаровой кислоты обусловлен главным образом тем, что недобросовестные производители используют продукт технического качества, содержащий токсичные примеси малеиновой кислоты и солей тяжелых металлов.

Диметилфумарат также применяется в качестве дешевого биоцида для защиты кожаной мебели и обуви от грибковых поражений во время транспортировки. Однако в таком качестве кислота может вызвать тяжелые кожные аллергические реакции. Так, в Финляндии и Великобритании более тысячи потребителей потребовали денежной компенсации за нанесение вреда здоровью при покупке китайской мебели. С 2008 г. в европейских странах вводится запрет на реализацию обуви и мебели с пропиткой диметилфумаратом.

Источник

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...