Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Винная кислота [1]
Винная кислота.svg
Винная-кислота-3D-шары.png
Имена
Предпочтительное название IUPAC
2,3-дигидроксибутандиовая кислота
Другие имена
Винная кислота
2,3-Дигидроксисунциновая кислота
Треариновая кислота
Рацемическая кислота
Увиновая кислота
Паравинтарная кислота
Винестон
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
DrugBank
ECHA InfoCard100.121.903 Отредактируйте это в Викиданных
Номер EE334 (антиоксиданты, ...)
КЕГГ
MeSHвинная кислота + кислота
  • InChI = 1S / C4H6O6 / c5-1 (3 (7) 8) 2 (6) 4 (9) 10 / h1-2,5-6H, (H, 7,8) (H, 9,10) проверитьY
    Ключ: FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N проверитьY
  • InChI = 1 / C4H6O6 / c5-1 (3 (7) 8) 2 (6) 4 (9) 10 / h1-2,5-6H, (H, 7,8) (H, 9,10)
    Ключ: FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYAZ
  • О = С (О) С (О) С (О) С (= О) О
Характеристики
C 4 H 6 O 6 (основная формула)
HO 2 CCH (OH) CH (OH) CO 2 H (структурная формула)
Молярная масса150,087  г / моль
Внешностьбелый порошок
Плотность1,79  г / мл (H 2 O)
Температура плавления171–174 ° C ( 340–345 ° F; 444–447 K) ( L или D- винная кислота; чистый)
206  ° C ( DL , рацемический)
165–166  ° C ( мезо- безводный)
146–148  ° C ( мезо -hydrous) [3]
  • 1,33  кг / л ( L или D- виннокаменный)
  • 0,21  кг / л ( DL , рацемический)
  • 1,25  кг / л («мезо»)
Кислотность (p K a )L (+) 25  ° C:
pK a1 = 2,89, pK a2 = 4,40
мезо 25  ° C:
pK a1 = 3,22, pK a2 = 4,85

[2]

Основание конъюгатаБитартрат
−67,5 · 10 −6 см 3 / моль
Опасности
Раздражающий ( Си )
R-фразы (устаревшие)R36
Родственные соединения
Другие катионы
Однозамещенный тартрат
динатрийтартрат
Monopotassium тартрат
Dipotassium тартрат
Родственные карбоновые кислоты
Масляная кислота
Янтарная кислота
Димеркаптоянтарная кислота
Яблочная кислота
Малеиновая кислота
Фумаровая кислота
Родственные соединения
2,3-бутандиол
цикориевая кислота
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверитьY проверить  ( что есть   ?)проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Винная кислота - это белая кристаллическая органическая кислота, которая естественным образом встречается во многих фруктах, особенно в винограде , но также в бананах , тамариндах и цитрусовых . [4] Его соль , битартрат калия , широко известный как винный камень , вырабатывается естественным путем в процессе ферментации . Его обычно смешивают с бикарбонатом натрия и продают в виде разрыхлителя, используемого в качестве разрыхлителя при приготовлении пищи. Сама кислота добавляется в пищу как антиоксидант E334. и придать ему характерный кисловатый вкус.

Винная кислота представляет собой альфа-гидроксикарбоновую кислоту , является дипротонной и альдаровой по кислотным характеристикам и представляет собой дигидроксильное производное янтарной кислоты .

История [ править ]

Винная кислота известна виноделам на протяжении веков. Однако химический процесс экстракции был разработан в 1769 году шведским химиком Карлом Вильгельмом Шееле . [5]

Винная кислота сыграла важную роль в открытии химической хиральности . Это свойство винной кислоты было впервые обнаружено в 1832 году Жаном Батистом Био , который обнаружил ее способность вращать поляризованный свет . [6] [7] Луи Пастер продолжил это исследование в 1847 году, исследуя формы кристаллов натрий-аммоний-тартрата, которые он обнаружил хиральными. Сортировав вручную кристаллы разной формы, Пастер первым произвел чистый образец левотаровой кислоты. [8] [9] [10] [11] [12]

Стереохимия [ править ]

Кристаллы винной кислоты, изображенные так, как будто они видны в оптический микроскоп

Встречающаяся в природе винная кислота является хиральной и является полезным сырьем в органическом химическом синтезе . Встречающаяся в природе форма кислоты - это декстротарная кислота или L - (+) - винная кислота (устаревшее название d- винная кислота). Поскольку он доступен в природе, он немного дешевле, чем его энантиомер и мезо-изомер . В Правые и левовращающие префиксы архаичные термины. [13] В современных учебниках природная форма упоминается как (2 R , 3 R ) -винная кислота ( L- (+) - винная кислота) и ее энантиомер как (2 S , 3 S ) -винная кислота ( D - (-) - винная кислота) . Мезо диастереомер (2 R , 3 S ) -винная кислота (которая совпадает с '(2 S , 3 R ) -винная кислота').

В то время как два хиральных стереоизомера вращают плоско-поляризованный свет в противоположных направлениях, растворы мезо-винной кислоты не вращают плоско-поляризованный свет. Отсутствие оптической активности происходит из-за зеркальной плоскости в молекуле [сегментированная линия на рисунке ниже]. [14] [15]

Винная кислота в растворе Фелинга связывается с ионами меди (II), предотвращая образование нерастворимых гидроксидных солей.

DL- винная кислота ( рацемическая кислота ) (в соотношении 1: 1)мезотаровая кислота
декстротарная кислота
( L - (+) - винная кислота)		левотарная кислота
( D - (-) - винная кислота)
Формы винной кислоты
Распространенное имяВинная кислотаЛевотарная кислотаДекстротартаровая кислотаМезотарная кислотаРацемическая кислота
Синонимы(2 S , 3 S ) -винная кислота
( S , S ) -винная кислота
(-) -винная кислота
1 -винная кислота (устаревшая)
левотарная кислота
D- винная кислота
D- треариновая кислота
(«неприродный изомер») [16]		(2 R , 3 R ) -винная кислота
( R , R ) -винная кислота
(+) - винная кислота
d -винная кислота (устаревшая)
L- винная кислота
L -треариновая кислота
(«природный изомер») [17]		(2 R , 3 S ) -винная кислота
мезо- винная кислота
эритрариновая кислота		rac - (2 R , 3 S ) -винная кислота
(2 RS , 3 SR ) -винная кислота
(±) -винная кислота
DL -винная кислота
dl -винная кислота (устаревшая)
паравинная кислота
УФ-кислота
PubChemCID 875 от PubChemCID 439655 от PubChemCID 444305 от PubChemCID 78956 от PubChemCID 5851 от PubChem
Номер EINECS205-695-6201-766-0205-696-1205-105-7
Количество CAS526-83-0147-71-787-69-4147-73-9133-37-9

Производство [ править ]

L - (+) - Винная кислота [ править ]

L - (+) - изомер винной кислоты винной кислоты в промышленном масштабе в крупнейших количествах. Его получают из осадка , твердого побочного продукта брожения. Первые побочные продукты в основном состоят из битартрата калия (KHC 4 H 4 O 6 ). Эта калиевая соль превращается в тартрат кальция (CaC 4 H 4 O 6 ) при обработке известковым молоком (Ca (OH) 2 ): [18]

KO 2 CCH (OH) CH (OH) CO 2 H + Ca (OH) 2 → Ca (O 2 CCH (OH) CH (OH) CO 2 ) + КОН + H 2 O

На практике более высокие выходы тартрата кальция достигаются при добавлении хлорида кальция . Затем тартрат кальция превращается в винную кислоту обработкой соли водной серной кислотой:

Ca (O 2 CCH (OH) CH (OH) CO 2 ) + H 2 SO 4 → HO 2 CCH (OH) CH (OH) CO 2 H + CaSO 4

Рацемическая винная кислота [ править ]

Рацемическая винная кислота ( то есть : смесь 50:50 D - (-) - винной кислоты и молекул L - (+) - винной кислоты, рацемическая кислота ) может быть получена многостадийной реакцией из малеиновой кислоты . На первой стадии, малеиновые кислоты эпоксидированный с помощью перекиси водорода с использованием вольфрамата калия в качестве катализатора. [18]

HO 2 CC 2 H 2 CO 2 H + H 2 O 2 → OC 2 H 2 (CO 2 H) 2

На следующем этапе эпоксид гидролизуют.

OC 2 H 2 (CO 2 H) 2 + H 2 O → (HOCH) 2 (CO 2 H) 2

мезо- винная кислота [ править ]

мезо- винная кислота образуется в результате термической изомеризации. декстро -винная кислота нагревает в воде при температуре 165 ° C в течение примерно 2 дней. мезо- винная кислота также может быть получена из дибромянтарной кислоты с использованием гидроксида серебра: [19]

HO 2 CCHBrCHBrCO 2 H + 2 AgOH → HO 2 CCH (OH) CH (OH) CO 2 H + 2 AgBr

мезо- винная кислота может быть отделена от остаточной рацемической кислоты путем кристаллизации, причем рацемат менее растворим.

Реакционная способность [ править ]

L - (+) - винная кислота, может участвовать в нескольких реакциях. Как показано на схеме реакции ниже, дигидроксималеиновая кислота образуется при обработке L - (+) - винной кислоты перекисью водорода в присутствии соли двухвалентного железа.

HO 2 CCH (OH) CH (OH) CO 2 H + H 2 O 2 → HO 2 CC (OH) C (OH) CO 2 H + 2 H 2 O

Затем дигидроксималеиновая кислота может быть окислена азотной кислотой до тартроновой кислоты. [20]

Производные [ править ]

Рвотный камень
Винная кислота промышленного производства

Важные производные винной кислоты включают ее соли, зубной камень ( битартрат калия ), соль Рошеля (тартрат калия-натрия, мягкое слабительное ) и рвотное средство ( винный камень сурьмы, тартрат калия). [21] [22] [23] Диизопропилтартрат используется в качестве сокатализатора в асимметричном синтезе.

Винная кислота - это мышечный токсин , который действует, подавляя выработку яблочной кислоты , и в высоких дозах вызывает паралич и смерть. [24] средняя летальная доза (ЛД 50 ) составляет около 7,5 г / кг для человека, 5,3 г / кг для кроликов и 4,4 г / кг для мышей. [25] Учитывая эту цифру, потребуется более 500 г (18 унций), чтобы убить человека весом 70 кг (150 фунтов), поэтому его можно безопасно включать во многие продукты, особенно в сладости с кислинкой . В качестве пищевой добавки винная кислота используется как антиоксидант с E-номером E334 ; тартратыдругие добавки, служащие антиоксидантами или эмульгаторами .

При добавлении винного камня в воду образуется суспензия, которая очень хорошо очищает медные монеты , поскольку раствор винного камня может растворять слой оксида меди (II), присутствующий на поверхности монеты. Образовавшийся комплекс тартрата меди (II) легко растворяется в воде.

Винная кислота в вине [ править ]

См. Также: Кислоты в вине и тартрат.
Неочищенный битартрат калия может приобретать цвет виноградного сока, из которого он был выделен.

Винная кислота может быть легко узнаваема любителями вина как источник «винных алмазов», небольших кристаллов битартрата калия, которые иногда спонтанно образуются на пробке или дне бутылки. Эти «тартраты» безвредны, несмотря на то, что их иногда ошибочно принимают за битое стекло, и во многих винах их предотвращают посредством стабилизации холода (что не всегда является предпочтительным, поскольку может изменить профиль вина). Тартраты, оставшиеся внутри бочек для выдержки, одно время были основным промышленным источником битартрата калия.

Винная кислота играет важную химическую роль, понижая pH ферментирующего «сусла» до уровня, при котором многие нежелательные бактерии порчи не могут жить, и действует как консервант после ферментации . Во рту винная кислота придает вину некоторую терпкость, хотя лимонная и яблочная кислоты также играют роль.

Винная кислота в цитрусовых [ править ]

Результаты исследования показали, что в цитрусовых, фрукты, выращенные в органическом сельском хозяйстве, содержат более высокий уровень винной кислоты, чем фрукты, выращенные в традиционном сельском хозяйстве. [26]

В сверхпроводниках [ править ]

Винная кислота, по-видимому, увеличивает критическую температуру в некоторых сверхпроводниках , предположительно повышая степень окисления, хотя механизм этого явления до сих пор точно не известен. [27]

Приложения [ править ]

Винная кислота и ее производные находят множество применений в области фармацевтики. Например, его использовали в производстве шипучих солей в сочетании с лимонной кислотой для улучшения вкуса пероральных лекарств. [20] Антимонил калия, производное кислоты, известной как рвотный камень, в небольших дозах входит в сироп от кашля в качестве отхаркивающего средства .

Винная кислота также имеет несколько применений в промышленности. Было замечено, что кислота хелатирует ионы металлов, таких как кальций и магний. Таким образом, кислота использовалась в сельском хозяйстве и металлургической промышленности в качестве хелатирующего агента для образования комплекса микроэлементов в почвенных удобрениях и для очистки металлических поверхностей, состоящих из алюминия, меди, железа и сплавов этих металлов соответственно. [18]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Винная кислота - Резюме соединений , PubChem .
  2. ^ Доусон, RMC и др., Данные для биохимических исследований , Оксфорд, Clarendon Press, 1959.
  3. ^ Лида, DR, изд. (2005). Справочник CRC по химии и физике (86-е изд.). Бока-Ратон (Флорида): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.
  4. ^ Дуарте, AM; Caixeirinho, D .; Мигель, MG; Sustelo, V .; Nunes, C .; Фернандес, ММ; Маррейрос, А. (2012). «Концентрация органических кислот в соке цитрусовых при обычном и органическом земледелии» . Acta Horticulturae (933): 601–606. DOI : 10,17660 / actahortic.2012.933.78 . ISSN 0567-7572 . 
  5. ^ Retzius, Андерс Джахан (1770) "Försök мед vinsten оч DESS Сыр" (Эксперименты с винным камнем и его кислотой), Kungliga Vetenskapsakademiens Handlingar (Труды Королевской академии наук), 31 : 207-213. С п. 209: «§. 6. Dessa försök omtalte jag for Hr. Carl Wilhelm Scheele (en snabb och lårgirug Pharmaciæ Studiosus)…» (§ 6. Я упоминаю эти эксперименты от имени г-на Карла Вильгельма Шееле (быстрый и прилежный ученик) фармакологии)…)
  6. ↑ Био (1835) «Mémoire sur la polarization circaire et sur ses applications à la chimie organique» (Воспоминания о круговой поляризации и ее применениях в органической химии), Mémoires de l'Académie des Sciences de l'Institut , 2-я серия, 13 : 39–175. Винная кислота ( tartarique cristallisé ) вращает плоско-поляризованный свет, как показано в Таблице G после стр. 168. (Примечание: эта статья была зачитана Французской Королевской академии наук 5 ноября 1832 г.)
  7. ↑ Biot (1838) "Pour discerner les mélanges et les combinaisons chimiques définies or non définies, qui agissent sur la lumière polarisée; suivies d'applications aux combinaisons de l'acide tartarique avec l'eau, l'alcool et l'esprit bois " (Чтобы различать смеси и химические комбинации, определенные или неопределенные, которые действуют на поляризованный свет; с последующими применениями к комбинациям винной кислоты с водой, спиртом [например, этанолом] и древесным спиртом [например, метанолом]) , Mémoires de l'Académie des Sciences de l'Institut , 2-я серия, 15 : 93–279.
  8. ^ Л. Пастер (1848) «Воспоминание о связи, которая существует между кристаллической формой и химическим составом, и о причинах вращения поляризации» (Воспоминания о взаимосвязи, которая может существовать между кристаллической формой и химическим составом, и на причина вращающейся поляризации), Comptes rendus de l'Académie des Sciences (Paris), 26 : 535–538.
  9. ^ Л. Пастер (1848) "Sur les Relations qui peuvent exister entre la forme cristalline, la композиция chimique et le sens de la polarization rotatoire" (Об отношениях, которые могут существовать между кристаллической формой и химическим составом, а также о смысле вращения поляризация), Annales de Chimie et de Physique , 3-я серия, 24 : 442–459.
  10. ^ Пастер, Луи (1850) "Recherches sur les propriétés spécifiques des deux acides qui composent l'acide racémique" (Исследования конкретных свойств двух кислот, составляющих рацемическую кислоту), Annales de Chimie et de Physique , 3-я серия, 28 (3): 56–99. См. Также Таблицу II. (См. Также отчет комиссии, назначенной для проверки выводов Пастера, стр. 99–117.) [На французском языке]
  11. ^ Джордж Б. Кауфман и Робин Д. Майерс (1998). «Пастеровское разрешение рацемической кислоты: полутолетняя ретроспектива и новый перевод» (PDF) . Химический педагог . 3 (6): 1–4. DOI : 10.1007 / s00897980257a . S2CID 95862598 . Архивировано из оригинального (PDF) 17 января 2006 года.  
  12. ^ HD Флэк (2009). «Открытие Луи Пастером молекулярной хиральности и спонтанного разрешения в 1848 году вместе с полным обзором его кристаллографических и химических работ» (PDF) . Acta Crystallographica . 65 (5): 371–389. DOI : 10.1107 / S0108767309024088 . PMID 19687573 . Архивировано из оригинального (PDF) 06.09.2012.  
  13. ^ Йельская лекция Дж. М. Макбрайда по истории стереохимии винной кислоты, систем D / L и R / S
  14. ^ различные (2007-07-23). Органическая химия . Глобальные СМИ. п. 65. ISBN 978-81-89940-76-8. Проверено 5 июня 2010 .
  15. ^ "(WO / 2008/022994) Использование производных азабициклогексана" .
  16. ^ "Винная кислота_1" .
  17. ^ "Винная кислота_2" .
  18. ^ a b c Ж.-М. Кассаян «Винная кислота» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана; VCH: Weinheim, Germany, 2002, 35, 671-678. DOI : 10.1002 / 14356007.a26_163
  19. ^ Август Прайс Уэст. Экспериментальная органическая химия. Всемирная книжная компания: Нью-Йорк, 1920, 232-237.
  20. ^ а б Блэр, GT; DeFraties, JJ (2000). «Гидроксидикарбоновые кислоты». Кирк Отмер Энциклопедия химической технологии . С. 1–19. DOI : 10.1002 / 0471238961.0825041802120109.a01 . ISBN 0471238961.
  21. ^ Залкин, Аллан; Темплтон, Дэвид Х .; Уэки, Тацуо (1973). «Кристаллическая структура октагидрата l-трис (1,10-фенатролин) железа (II) бис (d-тартрат сурьмы (III))». Неорганическая химия . 12 (7): 1641–1646. DOI : 10.1021 / ic50125a033 .
  22. ^ Хак, я; Хан, C (1982). «Опасности традиционной косметики для глаз - СУРМА». JPMA. Журнал Пакистанской медицинской ассоциации . 32 (1): 7–8. PMID 6804665 . 
  23. Перейти ↑ McCallum, RI (1977). «Послание президента. Замечания по сурьме» . Труды Королевского медицинского общества . 70 (11): 756–63. DOI : 10.1177 / 003591577707001103 . PMC 1543508 . PMID 341167 .  
  24. ^ Альфред Суэйн Тейлор, Эдвард Хартшорн (1861). Медицинская юриспруденция . Бланшар и Ли. п. 61 .
  25. ^ Джозеф А. Мага, Энтони Т. Ту (1995). Токсикология пищевых добавок . CRC Press. С. 137–138. ISBN 0-8247-9245-9.
  26. ^ Дуарте, AM; Caixeirinho, D .; Мигель, MG; Sustelo, V .; Nunes, C .; Фернандес, ММ; Маррейрос, А. (2012). «Концентрация органических кислот в соке цитрусовых при обычном и органическом земледелии» . Acta Horticulturae (933): 601–606. DOI : 10,17660 / actahortic.2012.933.78 . ISSN 0567-7572 . 
  27. ^ arXiv, Новые технологии из. «Красное вино, винная кислота и секрет сверхпроводимости» . MIT Technology Review . Проверено 9 января 2020 .

Внешние ссылки [ править ]

  • PDB файл для MSE