El ácido malónico ( nombre sistemático IUPAC : ácido propanodioico ) es un ácido dicarboxílico con estructura CH 2 (COOH) 2 . La forma ionizada del ácido malónico, así como sus ésteres y sales , se conocen como malonatos . Por ejemplo, el malonato de dietilo es el éster dietílico del ácido malónico . El nombre proviene de la palabra griega μᾶλον ( malon ) que significa 'manzana'.
Nombres | |
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Nombre IUPAC Ácido malónico | |
Nombre IUPAC preferido Ácido propanodioico [1] | |
Otros nombres Ácido metanodicarboxílico | |
Identificadores | |
Modelo 3D ( JSmol ) | |
CHEBI | |
CHEMBL | |
ChemSpider | |
DrugBank | |
Tarjeta de información ECHA | 100.005.003 |
PubChem CID | |
UNII | |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
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Propiedades | |
C 3 H 4 O 4 | |
Masa molar | 104,061 g · mol −1 |
Densidad | 1,619 g / cm 3 |
Punto de fusion | 135 a 137 ° C (275 a 279 ° F; 408 a 410 K) (se descompone) |
Punto de ebullición | se descompone |
solubilidad en agua | 763 g / L |
Acidez (p K a ) | pK a1 = 2,83 [2] pK a2 = 5,69 [2] |
Susceptibilidad magnética (χ) | -46,3 · 10 −6 cm 3 / mol |
Compuestos relacionados | |
Otros aniones | Malonato |
Ácidos carboxílicos relacionados | Ácido oxálico Ácido propiónico Ácido succínico Ácido fumárico |
Compuestos relacionados | Malondialdehído Dimetil malonato |
Peligros | |
Ficha de datos de seguridad | MSDS externa |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
Referencias de Infobox | |
Historia
El ácido malónico [3] es una sustancia natural que se encuentra en muchas frutas y verduras. [4] Existe una sugerencia de que las frutas cítricas producidas en la agricultura orgánica contienen niveles más altos de ácido malónico que las frutas producidas en la agricultura convencional. [5]
El ácido malónico fue preparado por primera vez en 1858 por el químico francés Victor Dessaignes mediante la oxidación del ácido málico . [3] [6]
Estructura y preparación
La estructura ha sido determinada por cristalografía de rayos X [7] y el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología dispone de una gran cantidad de datos de propiedades, incluida la termoquímica de fase condensada . [8] Una preparación clásica de ácido malónico comienza con ácido cloroacético : [9]
El carbonato de sodio genera la sal de sodio , que luego se hace reaccionar con cianuro de sodio para proporcionar la sal de sodio del ácido cianoacético mediante una sustitución nucleofílica . El grupo nitrilo se puede hidrolizar con hidróxido de sodio a malonato de sodio y la acidificación produce ácido malónico. Sin embargo, industrialmente, el ácido malónico se produce por hidrólisis de malonato de dimetilo o malonato de dietilo . [10] También se ha producido mediante la fermentación de glucosa. [11]
Reacciones orgánicas
El ácido malónico reacciona como un ácido carboxílico típico: formando derivados de amida , éster, anhídrido y cloruro . [12] El anhídrido malónico se puede usar como intermedio para derivados de monoéster o amida, mientras que el cloruro de malonilo es más útil para obtener diésteres o diamidas. En una reacción bien conocida, el ácido malónico se condensa con urea para formar ácido barbitúrico . El ácido malónico también se puede condensar con acetona para formar el ácido de Meldrum , un intermedio versátil en transformaciones posteriores. Los ésteres de ácido malónico también se utilizan como un sintón - CH 2 COOH en la síntesis de ésteres malónicos .
Además, la coenzima A derivada del malonato, malonil-CoA , es un precursor importante en la biosíntesis de ácidos grasos junto con acetil CoA . La malonil CoA se forma a partir de acetil CoA por la acción de la acetil-CoA carboxilasa , y el malonato se transfiere a una proteína portadora de acilo para añadirla a una cadena de ácido graso.
Reacción de Briggs-Rauscher
El ácido malónico es un componente clave en la reacción de Briggs-Rauscher , el ejemplo clásico de una reacción química oscilante . [13]
Condensación de Knoevenagel
En la condensación de Knoevenagel , el ácido malónico o sus diésteres se hacen reaccionar con el grupo carbonilo de un aldehído o cetona , seguido de una reacción de deshidratación .
Cuando se utiliza el ácido malónico en sí, es normalmente porque el producto deseado es aquel en el que se ha producido un segundo paso, con pérdida de dióxido de carbono , en la denominada modificación Doebner . [14]
Así, por ejemplo, el producto de reacción de acroleína y ácido malónico en piridina es ácido trans-2,4-pentadienoico con un grupo ácido carboxílico y no dos. [15]
Preparación de subóxido de carbono
El subóxido de carbono se prepara calentando una mezcla seca de pentóxido de fósforo ( P
4O
10) y ácido malónico. [16] Reacciona de manera similar al anhídrido malónico , formando malonatos. [17]
Aplicaciones
El ácido malónico es un precursor de los poliésteres especiales . Se puede convertir en 1,3-propanodiol para su uso en poliésteres y polímeros y un tamaño de mercado proyectado de $ 621,2 millones para 2021. [ cita requerida ] También puede ser un componente en resinas alquídicas , que se utilizan en una serie de aplicaciones de recubrimientos. para proteger contra los daños causados por la luz ultravioleta, la oxidación y la corrosión. Una aplicación del ácido malónico se encuentra en la industria de los recubrimientos como reticulante para recubrimientos en polvo de curado a baja temperatura, que son cada vez más valiosos para sustratos sensibles al calor y un deseo de acelerar el proceso de recubrimientos. [18] El mercado mundial de revestimientos para automóviles se estimó en 18.590 millones de dólares en 2014 con una tasa de crecimiento anual combinada proyectada del 5,1% hasta 2022. [19]
Se utiliza en varios procesos de fabricación como un producto químico especializado de alto valor, incluida la industria electrónica , la industria de aromas y fragancias, [4] disolventes especiales, reticulación de polímeros e industria farmacéutica. En 2004, la producción mundial anual de ácido malónico y diésteres relacionados superó las 20.000 toneladas métricas. [20] El crecimiento potencial de estos mercados podría resultar de los avances en la biotecnología industrial que busca desplazar los productos químicos derivados del petróleo en las aplicaciones industriales.
El ácido malónico fue incluido como uno de los 30 principales productos químicos que se producirán a partir de biomasa por el Departamento de Energía de EE. UU. [21]
En aplicaciones de alimentos y medicamentos, el ácido malónico se puede usar para controlar la acidez, ya sea como excipiente en una formulación farmacéutica o como aditivo conservante natural para los alimentos. [4]
El ácido malónico se usa como un componente químico básico para producir numerosos compuestos valiosos, [22] incluidos los compuestos de sabor y fragancia gamma-nonalactona, ácido cinámico y el compuesto farmacéutico valproato .
Se ha utilizado ácido malónico (hasta 37,5% p / p) para reticular almidones de maíz y patata para producir un termoplástico biodegradable; el proceso se realiza en agua utilizando catalizadores no tóxicos. [23] [24] Los polímeros a base de almidón constituían el 38% del mercado mundial de polímeros biodegradables en 2014, siendo los envases de alimentos, los envases de espuma y las bolsas de abono orgánico los segmentos de uso final más importantes. [25]
La empresa Eastman Kodak y otros utilizan ácido malónico y derivados como adhesivo quirúrgico. [26]
Bioquímica
El ácido malónico es el ejemplo clásico de un inhibidor competitivo de la enzima succinato deshidrogenasa (complejo II), en la cadena de transporte de electrones respiratorios . [27] Se une al sitio activo de la enzima sin reaccionar, compitiendo con el succinato de sustrato habitual pero sin el grupo -CH 2 CH 2 - requerido para la deshidrogenación. Esta observación se utilizó para deducir la estructura del sitio activo en la succinato deshidrogenasa. La inhibición de esta enzima disminuye la respiración celular. [28] [29] Dado que el ácido malónico es un componente natural de muchos alimentos, está presente en los mamíferos, incluidos los humanos. [30]
Sales y ésteres
El ácido malónico es diprótico ; es decir, puede donar dos protones por molécula. Su primera pag K a {\ Displaystyle pK_ {a}}
es 2.8 y el segundo es 5.7. [2] Por lo tanto, el ion malonato puede ser H O O C CH
2COO - o C H
2(C O O)2−
2. Los compuestos de malonato o propanodioato incluyen sales y ésteres de ácido malónico, tales como
- Malonato de dietilo
- Malonato de dimetilo
- Malonato de disodio
- Malonil-CoA
Referencias
- ^ Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (2014). Nomenclatura de la química orgánica: Recomendaciones y nombres preferidos de la IUPAC 2013 . La Real Sociedad de Química . pag. 746. doi : 10.1039 / 9781849733069 . ISBN 978-0-85404-182-4.
- ^ a b c Datos de pKa compilados por R. Williams (pdf; 77 kB) Archivado el 2 de junio de 2010 en la Wayback Machine.
- ^ a b Chisholm, Hugh, ed. (1911). . Encyclopædia Britannica . 17 (11ª ed.). Prensa de la Universidad de Cambridge. pag. 495.
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enlaces externos
- Calculadora: actividades de agua y solutos en ácido malónico acuoso